FR3079181A1 - Ensemble d'insonorisation de vehicule automobile et procede de fabrication associe - Google Patents

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Abstract

L'ensemble comporte une structure absorbante (16) comportant un corps absorbant (18). Le corps absorbant (18) comportant dans son épaisseur : * une région supérieure poreuse (22) comportant des éléments granulaires (24) dispersés entre des fibres (20); * une région inférieure poreuse (26) dépourvue d'éléments granulaires (24) dispersés, ou comportant une concentration d'éléments granulaires (24) dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires (24) dispersés de la région supérieure poreuse (22). La région supérieure poreuse (22) présente une résistance au passage de l'air supérieure d'au moins 100 N.m-3.s à la résistance au passage de l'air de la région inférieure poreuse (26), la région inférieure poreuse (26) présentant une résistivité au passage de l'air supérieure à 15000 N.m-4.s.

Description

Ensemble d’insonorisation de véhicule automobile et procédé de fabrication associé
La présente invention concerne un ensemble d’insonorisation de véhicule automobile comportant :
- une structure masse-ressort;
- une structure absorbante assemblée sur la structure masse-ressort.
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.), ou le contact de pneumatiques avec une route (passage de roue, etc.).
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 précontraint) ayant un comportement viscoélastique ou par atténuation acoustique d’un système masse-ressort poreux et élastique.
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.
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.
Un ensemble d’insonorisation performant doit fonctionner à la fois en assurant une bonne isolation et par absorption. Pour caractériser la performance d’un tel ensemble, on utilise la notion d’indice de réduction sonore NR qui prend en compte les deux notions d’isolation et d’absorption : cet indice peut être calculé par l’équation suivante :
NR(dB)=TL - 10log(S/A), où TL est l’indice d’affaiblissement acoustique (ci-après indice d’affaiblissement) traduisant l’isolation. Plus cet indice est élevé, meilleure est l’isolation.
A est la surface d’absorption équivalente. Plus A est élevé, meilleure est l’absorption. S est la surface de la pièce. [A confirmer]
Pour réaliser une bonne insonorisation, par exemple pour un habitacle automobile, il est souhaitable de mettre en oeuvre un ensemble de matériaux qui permettront de jouer judicieusement sur ces deux grandeurs. Ceci a été décrit dans de nombreux articles, en particulier dans l’article « Faurecia Acoustic Light-weight Concept >> présenté lors de la conférence SIA/CTTM 2002 au Mans.
Pour fournir une bonne isolation acoustique, il est connu d’utiliser des ensembles de type masse-ressort formés d’une couche poreuse et élastique de base, sur laquelle est disposée une couche imperméable de masse lourde. Cette couche imperméable de masse lourde présente généralement une masse surfacique élevée, notamment supérieure à 1 kg/m2, et une masse volumique également élevée de l’ordre de 1500 kg/m3 à 2000 kg/m3.
De tels ensembles acoustiques fournissent une bonne isolation acoustique, mais sont relativement lourds. Par ailleurs, leur comportement est très peu performant en absorption.
Pour abaisser la masse d’un ensemble d’insonorisation, US2006/0113146 décrit un ensemble acoustique de type « biperméable », dans laquelle la couche de masse lourde est remplacée par une couche poreuse. Un film intermédiaire fin et acoustiquement transparent est placé entre la couche ressort de base et la couche poreuse.
Un tel ensemble allège effectivement la structure du véhicule, mais s’avère être surtout efficace en absorption et ne fournit pas une isolation satisfaisante, comparée à un système masse-ressort traditionnel.
Pour améliorer l’isolation simultanément avec l’absorption, il est connu par exemple de WO2013026847 des ensembles quadri-couches du type précité comportant une couche ressort, une couche de masse lourde, une couche absorbante, et une couche de non-tissé résistif possédant une résistance au passage de l’air supérieure à celle de la couche absorbante.
Les deux premières couches forment une structure masse-ressort qui assure principalement la fonction d’isolation. Les deux couches supérieures forment une structure absorbante qui permet d’obtenir une absorption adéquate suivant le principe du bi-perméable décrit plus haut.
Une synergie s’établit entre les couches, en particulier lorsque la couche absorbante est rigide, optimisant simultanément les propriétés d’isolation et d’absorption. La masse globale de l’ensemble est significativement réduite, sans nuire aux performances acoustiques de l’ensemble.
Un tel ensemble est cependant relativement onéreux à fabriquer. Les quatre couches doivent être fournies, puis assemblées les unes aux autres, ce qui nécessite un grand nombre d’étapes de fabrication.
Par ailleurs, certaines des couches utilisées sont relativement coûteuses. Ceci est le cas notamment du non-tissé résistif, qui est réalisé à partir de fibres très fines suivant un procédé délicat à mettre en œuvre. De même, l’obtention d’une masse lourde de faible poids nécessite d’utiliser une grande quantité de polymère eu égard à la teneur en charge pour assurer une rigidité suffisante. Ceci augmente le coût de la pièce.
Enfin, l’assemblage entre chacune des couches nécessite pour chaque interface un type de colle particulier. Par exemple, l’assemblage de la couche absorbante avec la couche de non-tissé requiert de maintenir la porosité à l’interface entre les couches. Au contraire, l’assemblage entre la couche ressort de base et la couche de masse lourde doit être très robuste.
Au final, les pièces obtenues présentent une raideur limitée qui rend parfois malaisée leur manipulation sur les lignes d’assemblage.
Un but de l’invention est d’obtenir un ensemble d’insonorisation très efficace à la fois en isolation et en absorption, tout en étant simple et peu onéreux à fabriquer et facilement manipulable.
À cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type précité, caractérisé en ce que la structure absorbante comporte un corps absorbant comportant une pluralité de fibres entrelacées et/ou liées, le corps absorbant comportant dans son épaisseur :
* une région supérieure poreuse comportant des éléments granulaires dispersés entre les fibres;
* une région inférieure poreuse dépourvue d’éléments granulaires dispersés, ou comportant une concentration d’éléments granulaires dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires dispersés de la région supérieure poreuse;
la région supérieure poreuse présentant une résistance au passage de l’air supérieure d’au moins 100 N.m_3.s à la résistance au passage de l’air de la région inférieure poreuse, la région inférieure poreuse présentant une résistivité au passage de l’air supérieure à 15000 N.m’4.s.
L’ensemble selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la structure masse-ressort comporte un corps de base comprenant une pluralité de fibres entrelacées et/ou liées, le corps de base comportant dans son épaisseur :
* une région supérieure étanche comportant des éléments granulaires additionnels dispersés entre les fibres et des éléments liants fondus raccordant les éléments granulaires additionnels aux fibres;
* une région inférieure élastique poreuse dépourvue d’éléments granulaires additionnels dispersés, ou comportant une concentration d’éléments granulaires additionnels dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires additionnels dispersés de la région supérieure étanche ;
- la densité des éléments granulaires additionnels présents dans la région supérieure étanche est supérieure à la densité des éléments granulaires présents dans la région supérieure poreuse ;
- la masse surfacique de la région supérieure étanche est supérieure à 100 g/m2, et est notamment comprise entre 100 g/m2 et 4000 g/m2 ;
- les éléments liants de la région supérieure étanche sont formés à partir d’une poudre fusible fondue ou à partir de fibres fondues ;
- l’épaisseur de la région supérieure étanche est inférieure à l’épaisseur de la région inférieure élastique poreuse ;
- la résistance au passage de l’air de la région supérieure poreuse est supérieure à 250 N.m'3.s, et est notamment comprise entre 250 N.rri3.s et 1500 N.m'3.s.
- l’épaisseur de la région supérieure poreuse est inférieure à 15 mm ;
- la raideur à la flexion de la région inférieure poreuse est supérieure à 0,1 N.m ;
- le corps absorbant est formé d’un seul tenant, le corps de base étant formé d’un seul tenant..
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un ensemble d’insonorisation de véhicule automobile comportant les étapes suivantes :
* formation d’une structure absorbante comportant :
- fourniture d’un corps absorbant comportant une pluralité de fibres entrelacées et/ou liées,
- incorporation d’éléments granulaires entre les fibres d’une région supérieure poreuse du corps absorbant ;
- maintien d’une région inférieure poreuse du corps absorbant dépourvue d’éléments granulaires dispersés, ou d’une région inférieure poreuse du corps absorbant présentant une concentration d’éléments granulaires dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires dispersés de la région supérieure poreuse;
la région supérieure poreuse présentant une résistance au passage de l’air supérieure d’au moins 100 N.rri3.s à la résistance au passage de l’air de la région inférieure poreuse, la région inférieure poreuse présentant une résistivité au passage de l’air supérieure à 15000 N.rriis ;
* assemblage de la structure absorbante avec une structure masse-ressort.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- il comporte une étape de formation de la structure masse-ressort comprenant :
* fourniture d’un corps de base comprenant une pluralité de fibres entrelacées et/ou liées ;
* incorporation d’éléments granulaires additionnels dispersés et d’éléments liants entre les fibres d’une région supérieure du corps de base ;
* maintien d’une région inférieure élastique poreuse dépourvue d’éléments granulaires additionnels dispersés, ou d’une région inférieure élastique poreuse comportant une concentration d’éléments granulaires additionnels dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires additionnels dispersés de la région supérieure ;
* fusion au moins partielle des éléments liants pour former une région supérieure étanche ;
- il comprend, entre les étapes d’incorporation et l’étape de fusion, la disposition du corps absorbant, muni des éléments granulaires, sur le corps de base, muni des éléments granulaires additionnels et des éléments de liaison, l’étape de fusion comprenant le chauffage simultané du corps absorbant muni des éléments granulaires et du corps de base muni des éléments granulaires additionnels et des éléments de liaison ;
- l’étape d’assemblage est mise en oeuvre après le chauffage simultané du corps absorbant muni des éléments granulaires et du corps de base muni des éléments granulaires additionnels et des éléments de liaison, l’étape d’assemblage comprenant l’introduction conjointe du corps absorbant muni des éléments granulaires et du corps de base muni des éléments granulaires additionnels et des éléments de liaison dans la cavité d’un moule, et le thermoformage de la structure absorbante et de la structure masseressort dans la cavité du moule ;
- l’assemblage comporte la fixation de la région supérieure du corps de base sur la région inférieure du corps absorbant par pénétration des éléments liants au moins partiellement fondus de la région supérieure du corps de base dans la région inférieure du corps absorbant.
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 schématique en coupe d’un premier ensemble d’insonorisation selon l’invention ;
- les figures 2 et 3 sont des vues illustrant des étapes de chargement respectivement du corps de base et du corps absorbant avec des éléments granulaires et des éléments liants ;
- la figure 4 illustre une étape ultérieure de disposition du corps de base sur le corps absorbant ;
- la figure 5 illustre une étape ultérieure de thermoformage simultané du corps de base et du corps absorbant.
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.
Un premier ensemble 10 d’insonorisation selon l’invention est illustré sur la figure
1. Cet ensemble 10 est destiné à être disposé en regard d’une surface 12 d’un véhicule automobile.
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.
L’ensemble 10 est destiné à être appliqué directement sur la surface 12. Il peut être fixé sur la surface 12, avantageusement au moyen de pions (par exemple dans le cas d’un tablier) ou posée sur celle qui récit (par exemple dans le cas d’un tapis). Dans une variante, l’ensemble 10 est collé sur la surface 12.
En référence à la figure 1, l’ensemble 10 comporte une structure masse-ressort 14 destinée à être appliquée sur la surface 12, et une structure absorbante 16, appliquée sur la structure masse-ressort 14, à l’opposé de la surface 12.
Selon l’invention, la structure absorbante 16 comporte un corps absorbant 18 d’un seul tenant, formé d’une pluralité de fibres 20 entrelacées et/ou liées. Le corps absorbant 18 comprend une région supérieure 22 poreuse et résistive, comportant des éléments granulaires 24 dispersés entre les fibres 20 et une région inférieure 26 poreuse dépourvue d’éléments granulaires dispersés 24, ou comportant une concentration d’éléments granulaires dispersés 24 inférieure à la concentration d’éléments granulaires dispersés 24 dans la région supérieure poreuse 22.
Avantageusement, la région supérieure poreuse 24 comprend en outre des éléments liants 28 pour lier les éléments granulaires 24 aux fibres 20.
Dans cet exemple, le corps absorbant 18 est formé par un feutre ou par un textile d’un seul tenant.
Par « d’un seul tenant >>, on entend que le corps absorbant 18 est formé d’une couche unique de fibres entrelacées et/ou liées, et non d’un assemblage de couches liées entre elles.
Par « feutre », on entend au sens de la présente invention, un mélange de fibres de base et de liant. Les fibres de base 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 minérales telles que des fibres de verre, ou des fibres organiques telles que le kevlar, le polyamide, l’acrylique, le polyester, le polypropylène.
Le liant est de préférence formée par des fibres fusibles, notamment des fibres de polyoléfine, en particulier de polypropylène. En variante, le liant est formé de résine thermodurcissable, notamment de résine polyester.
Dans une variante, le feutre comprend un pourcentage élevé de microfibres, par exemple plus de 50 % et avantageusement 80 % de microfibres.
Par « microfibres », on entend des fibres de tailles inférieures à 0,9 dtex, avantageusement 0,7 dtex.
Dans une variante, le feutre contient de la matière recyclée, provenant par exemple de déchets d’origine interne ou externe, notamment de chutes de pièces d’équipements automobiles, de rebus de fabrication, ou de pièces en fin de vie d’un véhicule. Ces déchets sont par exemple broyés et incorporés dans le feutre sous forme de morceaux de matière divisée constituées par des agglomérats, des flocons ou des particules. Les composants des déchets peuvent être séparés avant ou pendant le broyage.
Par « textile », on entend une nappe de fibres essentiellement à base de polymère thermoplastique tel le polypropylène, les polyesters ou encore les polyamides assemblées mécaniquement par aiguilletage sans l’utilisation de liants de nature chimique. Une telle nappe peut contenir un pourcentage de fibres recyclées thermoplastiques ou d’origine naturelle.
En référence à la figure 1, le corps absorbant 18 présente une surface inférieure 30, fixée sur la structure masse-ressort 14, et une surface supérieure 32 destinée à s’orienter à l’opposé de la structure masse-ressort 14.
La structure absorbante 16 présente une épaisseur totale ET, prise perpendiculairement à la surface 12 entre la surface inférieure 30 et la surface supérieure 32, supérieure à 2 mm et comprise notamment entre 5 mm et 25 mm.
Les éléments granulaires 24 sont par exemple des charges sous forme de poudre. Des exemples de charges sont la craie, la baryte, et/ou la vermiculite broyée ou cellulosique
Les éléments granulaires 24 présentent une dimension moyenne calculée comme une moyenne en nombre inférieure à 1 mm et comprise notamment entre 5 pm et 500 pm. Cette dimension moyenne est mesurée par exemple suivant la norme ISO 13320-1.
La densité du matériau constituant les éléments granulaires 18 est inférieure à 5, et est notamment comprise entre 0,8 et 2.
Les éléments liants 28 sont par exemple formés par des poudres de polymère tel que de polyoléfine, notamment de polypropylène.
Dans la structure absorbante 16, les éléments liants 28 ont été fondus au moins partiellement pour lier les fibres 20 aux éléments granulaires 24, sans faire fondre les éléments granulaires 24.
Ainsi, les éléments granulaires 24 sont maintenus en position par rapport aux fibres 20 par les éléments liants 28.
Comme indiqué plus haut, la concentration d’éléments granulaires 24 dans la région supérieure poreuse 22 est supérieure d’au moins 10% à la concentration d’éléments granulaires 24 dans la région inférieure poreuse 26.
La présence des éléments granulaires 24 dans la région supérieure poreuse 22 bouche les interstices présents entre les fibres 20, ce qui augmente la tortuosité et diminue la porosité de la région supérieure poreuse 22, tout en conservant une porosité non nulle.
Ainsi, la résistance au passage de l’air de la région supérieure poreuse 22 est supérieure d’au moins 100 N.m_3.s à la résistance au passage de l’air de la région inférieure poreuse 26, notamment d’au moins 250 N.m_3.s à la résistance au passage de l’air de la région inférieure poreuse 26.
En valeur absolue, la résistance au passage de l’air de la région supérieure poreuse 22 est supérieure à 250 N.m_3.s, et est notamment comprise entre 250 N.m_3.s et 1500 N.m'3.s, notamment entre 300 N.m'3.s et 1000 N.m'3.s.
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.
L’épaisseur de la région supérieure poreuse 22 est généralement inférieure à celle de la région 18. L’épaisseur ES de la région supérieure poreuse 22 est par exemple inférieure à 15 mm, et est notamment comprise entre 1 mm et 10 mm.
Dans certain cas, on peut localement chercher à amener du poids et donc remplir totalement la couche 16. Un autre avantage de la poudre est que l’on peut en déposer plus ou moins localement.
La masse surfacique de la région supérieure poreuse 22 est supérieure à 500 g/m2 et est comprise entre 500 g/m2 et 3500 g/m2, avantageusement entre 1000 g/m2 et 2000 g/m2.
La région inférieure poreuse 26 présente une porosité adaptée pour présenter une résistivité au passage de l’air avantageusement comprise entre 15000 N.m_4.s et 80000 N.m'4.s notamment comprise entre 20000 N.m'4.s et 50000 N.m'4.s.
La masse surfacique volumique de la région inférieure poreuse 26 est généralement comprise entre 20 kg/m3 et 400 kg/m3, notamment entre 50 kg/m3 et 300 kg/m3.
L’épaisseur El de la région inférieure poreuse 20, prise perpendiculairement à la surface 12, est avantageusement comprise entre 2 mm et 35 mm, par exemple entre 5 mm et 25 mm.
La région inférieure poreuse 26 est rigidifiée. Elle présente avantageusement une raideur en flexion B, ramenée à une largeur unitaire, supérieure à 0,01 N.m, notamment comprise entre 0,1 N.m et 1 N.m, notamment comprise entre 0,1 N.m et 0,5 N.m.
La raideur en flexion B est calculée, par l’équation :
B = E.h3/12, où h est l’épaisseur de la région supérieure poreuse 16, et E est son Module d’Young.
Le Module d’Young ou module d’élasticité est mesuré par exemple par la méthode décrite dans l’article : C Langlois, R Panneton, and N Atalla, « Polynomial for quasistatic mechanical characterization of isotropie materials, « J. Acoust. Soc. Am. 110, 3032-3040 (2001).
La structure masse-ressort 14 comporte un corps de base 34 d’un seul tenant, formé d’une pluralité de fibres 35 entrelacées et/ou liées. Le corps de base 34 comporte une région supérieure 36 étanche comportant des éléments granulaires additionnels 38 et une région inférieure 40 poreuse élastique dépourvue d’éléments granulaires additionnels 38 dispersés ou comportant une concentration d’éléments granulaires additionnels 38 inférieure à la concentration d’éléments granulaires additionnels 38 dispersés dans la région supérieure poreuse 36.
La région supérieure 36 de la structure masse-ressort 14 comporte en outre des éléments liants 42 fondus liant les éléments granulaires additionnels 38 aux fibres 35 et fermant les interstices entre les fibres 35 pour réaliser l’étanchéité dans la région supérieure 36.
Dans cet exemple, le corps de base 34 est formé par un feutre ou par un textile d’un seul tenant, tel que défini plus haut.
En référence à la figure 1, le corps de base 34 présente une surface inférieure 44 destinée à être orientée vers la surface 12, de préférence destinée à être appliquée sur la surface 12, et une surface supérieure 46 destinée à s’orienter à l’opposé de la surface 12, sur laquelle est fixée la surface inférieure 30 de la structure absorbante 16.
Le corps de base 34 présente une épaisseur totale ET’, prise perpendiculairement à la surface 12 ET’ est généralement supérieure à l’épaisseur totale ET de la structure absorbante 16.
Les éléments granulaires additionnels 38 sont par exemple des charges sous forme de poudre. Les charges sont par exemple de la baryte, de la craie ou des argiles.
Les éléments granulaires additionnels 38 présentent une dimension moyenne calculée comme une moyenne en nombre inférieure à 1 mm et comprise notamment entre 5 pm et 500 pm.
Cette dimension moyenne est mesurée par exemple suivant la norme ISO 13320-
1.
La densité du matériau constituant les éléments granulaires additionnels 38 est supérieure à 2, et est notamment comprise entre 3 et 5.
La densité des éléments granulaires additionnels 38 présents dans la région supérieure étanche 36 est supérieure à la densité des éléments granulaires 24 présents dans la région supérieure poreuse 22.
La concentration d’éléments granulaires additionnels 38 dans la région supérieure étanche 36 est supérieure d’au moins 10% à la concentration d’éléments granulaires additionnels 38 dans la région inférieure élastique 40.
Les éléments liants 42 sont par exemple formés par une poudre de matériau fusible à une température inférieure à 200° C, par exemple une poudre de polymère tel qu’une poudre de polyoléfine.
Dans la structure masse-ressort 14, la poudre en matériau fusible a été fondue au moins partiellement pour lier les fibres 35 aux éléments granulaires additionnels 38, sans faire fondre les éléments granulaires additionnels 38.
Ainsi, les éléments granulaires additionnels 38 sont maintenus en position par rapport aux fibres 35 par les éléments liants 42 fondus.
Les éléments liants fondus 42 obturent en outre les interstices entre les fibres 35 pour réaliser l’étanchéité.
Ainsi, la région supérieure 36 est étanche. La résistance au passage de l’air de la région supérieure étanche 36 est trop élevée pour être mesurée par la méthode précitée de mesures de résistance au passage de l’air.
L’épaisseur ES’ de la région supérieure étanche 36 est par exemple comprise entre 0,5 mm et 5 mm, et est notamment comprise entre 1 mm et 3 mm. .
La masse surfacique de la région supérieure étanche 36 est supérieure à 100 g/m2 et est comprise entre 100 g/m2 et 4000 g/m2, avantageusement entre 800 g/m2 et 2000 g/m2.
La masse surfacique de la région inférieure poreuse 40 est généralement comprise entre 80 g/m2 et 8000 g/m2, notamment entre 200 g/m2 et 4000 g/m2.
L’épaisseur El’ de la région inférieure poreuse 40, prise perpendiculairement à la surface 12, est avantageusement comprise entre 2 mm et 100 mm, par exemple entre 5 mm et 50 mm.
Pour présenter des propriétés de ressort, la région inférieure poreuse 40 présente avantageusement un module élastique supérieur à 5000 Pa. Ce module est avantageusement compris entre 20000 Pa et 100000 Pa, notamment entre 30000 Pa et 40000 Pa.
Le module élastique est mesuré suivant la Norme mesuré par exemple par la méthode décrite dans l’article : C Langlois, R Panneton, and N Atalla, « Polynomial for quasistatic mechanical characterization of isotropie materials, « J. Acoust. Soc. Am. 110, 3032-3040 (2001).
Un procédé de fabrication de l’ensemble d’insonorisation 10 selon l’invention est mis en œuvre dans une installation représentée schématiquement sur les figures 2 à 5.
L’installation comporte un poste 60 de préparation du corps de base 34, illustré sur la figure 2, pour y déposer les éléments granulaires additionnels 38 et un poste 62 de préparation du corps absorbant 18, illustré sur la figure 3, pour y déposer les éléments granulaires 24.
L’installation comporte en outre un poste 64 de disposition du corps absorbant 18 muni des éléments granulaires 24 sur le corps de base 34 muni des éléments granulaires additionnels 38, un poste de découpe 65 et un poste de formation et d’assemblage 66 de la structure masse-ressort 14 avec la structure absorbante 16.
En référence à la figure 2, le poste de préparation 60 comporte une unité 72 de fourniture du corps de base 34, un convoyeur 74 de déplacement du corps de base 34, au moins une unité 76 de dépôt d’éléments granulaires additionnels 38 et d’éléments liants 42 sur le corps de base 34, et une unité 78 d’incorporation des éléments granulaires additionnels 38 dans le corps de base 34.
Le poste de préparation 60 comporte en outre avantageusement une unité 80 d’activation initiale des éléments liants 42.
L’unité 72 de fourniture du corps de base 34 est propre à former le corps de base 34 à partir d’une nappe de fibres ou à fournir un corps de base 34 préformé sous forme d’une bande.
Le convoyeur 74 est propre à faire défiler le corps 14 depuis l’unité de fourniture 72 le long d’un axe longitudinal A-A’, pour qu’il passe en regard de l’unité de dépôt 76, de l’unité d’incorporation 78, de l’unité d’activation 80.
L’unité de dépôt 76 comporte un réservoir 84 d’éléments granulaires additionnels 38 et au moins un distributeur 86, propre à déposer les éléments granulaires additionnels 38 sous forme d’une couche continue sur la surface supérieure 46 du corps de base 36. Le distributeur 86 comporte par exemple un rouleau 88 et un guide 90 débouchant audessus de la surface supérieure 46.
L’unité d’incorporation 78 comporte par exemple une source 92 de génération d’un champ électromagnétique, en particulier d’un champ électrique variable s’appliquant sur les éléments granulaires additionnels 38 pour les faire pénétrer dans le corps de base 34 sur une épaisseur donnée.
Avantageusement, l’unité d’incorporation 78 comporte en outre une source vibratoire (non représentée) pour faciliter l’incorporation des éléments granulaires additionnels 38 dans le corps de base 34.
L’unité d’incorporation 78 est par exemple formée par une machine de type « FIBROLINE ®».
L’unité d’activation 80 comporte ici une source de chaleur, propre à chauffer les éléments liants 42 au-dessus de leur température de fusion pour les faire fondre. La source de chaleur comporte par exemple une lampe infrarouge.
En référence à la figure 3, le poste de préparation 62 est de structure analogue au poste de préparation 60. Il comporte une unité 102 de fourniture du corps absorbant 18, un convoyeur 104 de déplacement du corps absorbant 18, au moins une unité 106 de dépôt d’éléments granulaires 24 et d’éléments liants 28 sur le corps absorbant 18, et une unité 108 d’incorporation des éléments granulaires 24 dans le corps absorbant 18.
Le poste de préparation 62 comporte en outre avantageusement une unité 110 d’activation initiale des éléments liants 42.
L’unité 102 de fourniture du corps absorbant 18 est propre à former le corps absorbant 18 à partir d’une nappe de fibres ou à fournir un corps absorbant 18 préformé sous forme d’une bande.
Comme le convoyeur 74, le convoyeur 104 est propre à faire défiler le corps absorbant 18 depuis l’unité de fourniture 102 le long d’un axe longitudinal B-B’, pour qu’il passe en regard de l’unité de dépôt 106, de l’unité d’incorporation 108, et de l’unité d’activation 110.
L’unité de dépôt 106 est de structure analogue à l’unité de dépôt 76. Elle comporte un réservoir 114 d’éléments granulaires 24 et au moins un distributeur 116 propre à déposer les éléments granulaires 24 sous forme d’une couche continue sur la surface supérieure 32 du corps absorbant 18. Le distributeur 116 comporte par exemple un rouleau 118 et un guide 120 débouchant au-dessus de la surface supérieure 32.
L’unité d’incorporation 108 est de structure analogue à l’unité d’incorporation 78. Elle comporte par exemple une source 122 de génération d’un champ électromagnétique, en particulier d’un champ électrique variable s’appliquant sur les éléments granulaires 24 pour les faire pénétrer dans le corps absorbant 18 sur une épaisseur donnée.
Avantageusement, l’unité d’incorporation 108 comporte en outre une source vibratoire (non représentée) pour faciliter l’incorporation des éléments granulaires 24 dans le corps absorbant 18.
L’unité d’activation 110 comporte ici une source de chaleur, propre à chauffer les éléments liants 28 au-dessus de leur température de fusion pour les faire fondre au moins partiellement. La source de chaleur comporte par exemple une lampe infrarouge.
Le poste de disposition 64 est propre à permettre l’application d’une surface inférieure 30 du corps absorbant 18, muni des éléments granulaires 24 sur une surface supérieure 46 du corps de base 34, muni des éléments granulaires additionnels 38 pour former un empilement 130.
Avantageusement les postes 60 ou 62 sont placés en continuité des lignes de fabrication des feutres ou textiles utilisés pour l’invention.
Le poste de découpe 65 est propre à découper l’empilement 130 aux dimensions de l’ensemble d’insonorisation 10 à former.
Le poste d’assemblage 66 comporte au moins un dispositif de chauffage (non représenté), et un moule 132 définissant une cavité de moulage 134 propre à réaliser le formage de la structure absorbante 16, et de la structure masse-ressort 14 et leur assemblage simultané l’un sur l’autre.
Le dispositif de chauffage comporte avantageusement un appareil propre à engendrer un flux de gaz chaud, destiné à être dirigé vers le corps absorbant 18 et vers le corps de base 34 pour traverser le corps absorbant 18 et le corps de base 34.
Le gaz chaud est par exemple de l’air. Il est avantageusement porté à une température supérieure à 120° C et notamment compriæ entre 120°C et 200 °C.
Il est propre à chauffer les éléments liants 28, 42 de l’empilement découpé 130 pour les faire fondre au moins partiellement, et permettre notamment la pénétration de matière fondue de la région supérieure 36 du corps de base 34 dans la région inférieure 26 du corps absorbant 18.
Le moule 132 présente au moins une surface 136 refroidie, propre à permettre la solidification de la matière fondue présente dans l’empilement 130.
La surface 136 du moule 132 est refroidie par exemple à une température inférieure à 15°C et notamment comprise entre 10° Cet 20 °C.
Un procédé de fabrication d’un ensemble d’insonorisation 10 selon l’invention va maintenant être décrit.
Initialement, un corps de base 34 est fourni par l’unité de fourniture 72 en étant fabriqué directement dans l’unité de fourniture 72, ou en étant déroulée à partir d’un stock présent dans l’unité de fourniture 72.
Le corps de base 34 sous forme d’une bande est placé sur le convoyeur 74 pour être amené successivement en regard de l’unité de dépôt 76, de l’unité d’incorporation 78, et de l’unité d’activation 80. Lors de son passage en regard de l’unité de dépôt 76, des éléments granulaires additionnels 38 sont délivrés à partir du réservoir 84, et sont déposés sur la surface supérieure 46 du corps de base 34 par l’intermédiaire du distributeur 86 et du rouleau 88.
La quantité d’éléments granulaires additionnels 38 ajoutée est contrôlée par le distributeur 86, en fonction de la vitesse de défilement du corps 34 sur le convoyeur 74.
Puis, dans l’unité d’incorporation 78, un champ électromagnétique variable est appliqué à travers le corps de base 34 pour faire pénétrer les éléments granulaires additionnels 38 dans une région supérieure 36 du corps de base 34, telle que définie plus haut. Des éléments liants 42 sont également introduits simultanément avec les éléments granulaires additionnels 38, ou séparément de ceux-ci.
Le corps de base 34 passe alors en regard de l’unité d’activation 80. Les éléments liants 42 sont alors fondus au moins partiellement, pour boucher les interstices entre les fibres 35 du corps de base 34, et les éléments granulaires additionnels 38. Les éléments granulaires additionnels 38 sont alors raccordés mécaniquement aux fibres 35.
Par ailleurs, un corps absorbant 18 est fourni par l’unité de fourniture 102 en étant fabriqué directement dans l’unité de fourniture 102, ou en étant déroulée à partir d’un stock présent dans l’unité de fourniture 102.
Le corps absorbant 18, sous forme d’une bande, est placé sur le convoyeur 104 pour être amené successivement en regard de l’unité de dépôt 106, de l’unité d’incorporation 108, et de l’unité d’activation 110.
Lors de son passage en regard de l’unité de dépôt 106, des éléments granulaires 24 sont délivrés à partir du réservoir 114, et sont déposés sur la surface supérieure 32 du corps absorbant 18 par l’intermédiaire du distributeur 116 et du rouleau 118.
La quantité d’éléments granulaires 24 ajoutée est contrôlée par le distributeur 116, en fonction de la vitesse de défilement du corps absorbant 18 sur le convoyeur 104.
Puis, dans l’unité d’incorporation 108, un champ électromagnétique variable est appliqué à travers le corps absorbant 18 pour faire pénétrer les éléments granulaires 24 dans une région supérieure 22 du corps absorbant 18, tel que défini plus haut. Des éléments liants 28 sont également introduits simultanément avec les éléments granulaires 24, ou séparément de ceux-ci.
Le corps absorbant 18 passe alors en regard de l’unité d’activation 110. Les éléments liants 28 sont alors fondus au moins partiellement, pour raccorder mécaniquement les éléments granulaires 24 aux fibres 20, en maintenant des interstices ouverts entre les fibres 20 et d’éléments granulaires 24.
Ensuite, dans le poste de disposition 64, la surface inférieure 30 du corps absorbant 18, muni des éléments liants 28 est disposée au contact de la surface supérieure 46 du corps de base 34, muni des éléments granulaires additionnels 38.
L’empilement 130 ainsi formé est introduit dans le poste de découpe 65, pour être découpé aux dimensions de l’ensemble d’insonorisation 10.
Ensuite, après un chauffage additionnel dans la dispositif de chauffage décrit plus haut, l’empilement 130 découpé est introduit dans la cavité de moulage 134 du moule 132.
Le moule 132 est refermé, provoquant la compression de l’empilement 130, et en particulier du corps absorbant 18 et du corps de base 34.
Lors de cette compression, les éléments liants 28 se solidifient, et maintiennent l’épaisseur du corps absorbant 18 inférieure à l’épaisseur qu’il occupe avant son introduction dans le moule 132. Le corps absorbant 18 est formé avec une région supérieure 22 qui reste poreuse, et une région inférieure poreuse 26 présentant une résistance au passage de l’air inférieure à celle de la région supérieure poreuse 22, comme défini plus haut.
Les éléments liants 42 se répartissent dans les interstices entre les éléments granulaires additionnels 38 et les fibres 35 pour boucher ces interstices et rendre la région supérieure 36 du corps de base 34 étanche au passage de l’air. Par ailleurs, une partie des éléments granulaires 38 additionnels au moins partiellement fondus pénètre dans la région inférieure poreuse 26 du corps absorbant 18 pour lier la région inférieure poreuse 26 du corps absorbant 18 à la région supérieure étanche 36 du corps de base 34.
Le moule 132 est alors à nouveau ouvert. Sous l’effet de son élasticité, la région inférieure poreuse 40 du corps de base 34 augmente son épaisseur, par rapport à l’épaisseur qu’elle occupait dans le moule 132.
Un ensemble d’insonorisation 10 comprenant quatre régions 22, 26, 36, 40 aux caractéristiques distinctes est ainsi formé, avec une région supérieure poreuse 22 présentant une résistance au passage de l’air supérieure à celle d’une région inférieure poreuse 26, puis une région supérieure étanche 36 et une région inférieure poreuse 40 présentant chacune des propriétés décrites plus haut.
L’ensemble d’insonorisation 10 est formé de manière simple, puisque l’assemblage des corps 18, 34 se produit en une seule étape avec le formage de la pièce aux bonnes dimensions.
En outre, la réalisation de la région supérieure poreuse 22 avec une résistance au passage de l’air relativement élevée est simple, et ne nécessite pas de fournir et d’assembler un non-tissé résistif. Le coût de l’ensemble 10 est donc fortement diminué.
De plus, la région supérieure étanche 36 peut être fabriquée avec une masse surfacique adaptée, de manière peu onéreuse, tout en étant suffisamment rigide.
Dans une variante, pour accroître encore la rigidité, un non-tissé à base de fibres non fusibles, tels que des fibres de verre est ajouté entre le corps absorbant 18 muni des éléments granulaires 24 et le corps de base 34 muni des éléments granulaires additionnels 38.
Un second procédé de fabrication d’un ensemble d’insonorisation 10 selon l’invention va maintenant être décrit.
Un corps absorbant 18 formé de feutre ou textile, issu du poste 62, le corps absorbant 18 comportant des éléments granulaires 24 et des éléments liants dans sa région supérieure 22, est découpé aux dimensions requises et est placé dans un poste de chauffe par contact constitué de deux plateaux chauffant.
Simultanément un corps de base 34 formé de feutre ou textile issu du poste 60, le corps de base 34 comportant des éléments granulaires additionnels 38 et des éléments liants dans sa région supérieure 36, est découpé aux dimensions requises est placé dans un second poste de chauffe par contact.
Les plateaux sont chauffés au-dessus de la température de fusion des éléments liants, ce qui entraîne leur fusion. En effet, les plateaux supérieurs se trouvent en contact avec les régions supérieures respectives 22 et 36 et transfèrent leurs calories sur toute l’épaisseur des régions supérieures 22 et 36.
Il en résulte la fusion des éléments liant.
Les préformes ainsi découpées sont ensuite transférées jusqu’à un moule froid régulé à une température inférieure à 30°C, notammeit proche de 15°C, et sont placées l’une sur l’autre.
Le moule est refermé ce qui a pour effet de former la pièce 10.
Un surplus d’éléments liant issus de la région supérieure 36 du coprs de base 34 migre à travers la région inférieure 26 du corps absorbant 18 et ainsi assure, après refroidissement, le collage entre les structures 14 et 16 permettant de constituer la pièce
10.
La compression exercée par le moule lors du thermoformage densifie la région supérieure 36 ce qui a pour effet de la rendre étanche.
Une fois l’ensemble de la pièce 10 refroidie, elle est extraite du moule.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. - Ensemble d’insonorisation (10) de véhicule automobile, comportant :
    - une structure masse-ressort (14) ;
    - une structure absorbante (16) assemblée sur la structure masse-ressort (14) ;
    caractérisée en ce que la structure absorbante (16) comporte un corps absorbant (18) comportant une pluralité de fibres (20) entrelacées et/ou liées, le corps absorbant (18) comportant dans son épaisseur :
    * une région supérieure poreuse (22) comportant des éléments granulaires (24) dispersés entre les fibres (20);
    * une région inférieure poreuse (26) dépourvue d’éléments granulaires (24) dispersés, ou comportant une concentration d’éléments granulaires (24) dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires (24) dispersés de la région supérieure poreuse (22) ;
    la région supérieure poreuse (22) présentant une résistance au passage de l’air supérieure d’au moins 100 N.m_3.s à la résistance au passage de l’air de la région inférieure poreuse (26), la région inférieure poreuse (26) présentant une résistivité au passage de l’air supérieure à 15000 N.m_4.s
  2. 2. - Ensemble (10) selon la revendication 1, dans lequel la structure masse-ressort (14) comporte un corps de base (34) comprenant une pluralité de fibres (35) entrelacées et/ou liées, le corps de base (34) comportant dans son épaisseur :
    - une région supérieure étanche (36) comportant des éléments granulaires additionnels (38) dispersés entre les fibres (35) et des éléments liants (42) fondus raccordant les éléments granulaires additionnels (38) aux fibres (35) ;
    - une région inférieure élastique (40) poreuse dépourvue d’éléments granulaires additionnels (38) dispersés, ou comportant une concentration d’éléments granulaires additionnels (38) dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires additionnels (38) dispersés de la région supérieure étanche (36).
  3. 3. - Ensemble (10) selon la revendication 2, dans lequel la densité des éléments granulaires additionnels (38) présents dans la région supérieure étanche (36) est supérieure à la densité des éléments granulaires (24) présents dans la région supérieure poreuse (22).
  4. 4. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la masse surfacique de la région supérieure étanche (36) est supérieure à 100 g/m2, et est notamment comprise entre 100 g/m2 et 4000 g/m2.
  5. 5. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les éléments liants (42) de la région supérieure étanche (36) sont formés à partir d’une poudre fusible fondue ou à partir de fibres fondues.
  6. 6. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l’épaisseur de la région supérieure étanche (36) est inférieure à l’épaisseur de la région inférieure élastique (40) poreuse.
  7. 7. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la résistance au passage de l’air de la région supérieure poreuse (22) est supérieure à 250 N.m'3.s, et est notamment comprise entre 250 N.rri3.s et 1500 N.m'3.s.
  8. 8. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur de la région supérieure poreuse (22) est inférieure à 15 mm.
  9. 9. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la raideur à la flexion de la région inférieure poreuse (26) est supérieure à 0,1 N.m.
  10. 10. - Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps absorbant (18) est formé d’un seul tenant, le corps de base (34) étant formé d’un seul tenant.
  11. 11. - Procédé de fabrication d’un ensemble (10) d’insonorisation de véhicule automobile comportant les étapes suivantes :
    * formation d’une structure absorbante (16) comportant :
    - fourniture d’un corps absorbant (18) comportant une pluralité de fibres (20) entrelacées et/ou liées,
    - incorporation d’éléments granulaires (24) entre les fibres (20) d’une région supérieure poreuse (22) du corps absorbant (18) ;
    - maintien d’une région inférieure poreuse (26) du corps absorbant (18) dépourvue d’éléments granulaires (24) dispersés, ou d’une région inférieure poreuse (26) du corps absorbant (18) présentant une concentration d’éléments granulaires (24) dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires (24) dispersés de la région supérieure poreuse (22) ;
    la région supérieure poreuse (22) présentant une résistance au passage de l’air supérieure d’au moins 100 N.rri3.s à la résistance au passage de l’air de la région inférieure poreuse (26), la région inférieure poreuse (26) présentant une résistivité au passage de l’air supérieure à 15000 N.rri4.s ;
    * assemblage de la structure absorbante (16) avec une structure masse-ressort (14).
  12. 12. - Procédé selon la revendication 11, comportant une étape de formation de la structure masse-ressort (14) comprenant :
    - fourniture d’un corps de base (34) comprenant une pluralité de fibres (35) entrelacées et/ou liées ;
    - incorporation d’éléments granulaires additionnels (38) dispersés et d’éléments liants (42) entre les fibres (35) d’une région supérieure du corps de base (34),
    - maintien d’une région inférieure élastique (40) poreuse dépourvue d’éléments granulaires additionnels (38) dispersés, ou d’une région inférieure élastique (40) poreuse comportant une concentration d’éléments granulaires additionnels (38) dispersés inférieure à la concentration en éléments granulaires additionnels (38) dispersés de la région supérieure ;
    - fusion au moins partielle des éléments liants (42) pour former une région supérieure étanche (36).
  13. 13. - Procédé selon la revendication 12, comprenant entre les étapes d’incorporation et l’étape de fusion, la disposition du corps absorbant (18), muni des éléments granulaires (24), sur le corps de base (34), muni des éléments granulaires additionnels (38), et des éléments de liaison (42), l’étape de fusion comprenant le chauffage simultané du corps absorbant (18) muni des éléments granulaires (24) et du corps de base (34) muni des éléments granulaires additionnels (38) et des éléments de liaison (42).
  14. 14. - Procédé selon la revendication 13, dans lequel l’étape d’assemblage est mise en œuvre après le chauffage simultané du corps absorbant (18) muni des éléments granulaires (24) et du corps de base (34) muni des éléments granulaires additionnels (38) et des éléments de liaison (42), l’étape d’assemblage comprenant l’introduction conjointe du corps absorbant (18) muni des éléments granulaires (24) et du corps de base (34) muni des éléments granulaires additionnels (38) et des éléments de liaison (42) dans la cavité (134) d’un moule (132), et le thermoformage de la structure absorbante (16) et de la structure masse-ressort (14) dans la cavité (134) du moule (132).
  15. 15. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel l’assemblage comporte la fixation de la région supérieure (36) du corps de base (34) sur la région inférieure (26) du corps absorbant (18) par pénétration des éléments liants (42) au moins partiellement fondus de la région supérieure (36) du corps de base (34) dans la région inférieure (26) du corps absorbant (18).
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