FR3122519A1 - Dispositif d'isolation acoustique d'un vitrage automobile - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif pour l'isolation acoustique d'une plaque, préférentiellement d’un vitrage automobile, comprenant une partie d'isolation acoustique et une partie de montage, la partie de montage étant configurée pour être montée fixe sur une bordure de la plaque, la partie de montage étant montée fixe à la partie d’isolation acoustique, la partie d’isolation acoustique comprenant un trou noir acoustique. Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne l’isolement acoustique d’un vitrage pour un véhicule automobile, et plus particulièrement l’isolation acoustique d’un vitrage latéral.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un vitrage de véhicule est soumis au bruit aérien pendant l'utilisation du véhicule. La transmission de ce bruit par le vitrage dégrade le confort acoustique d'un utilisateur.
Il est connu d'augmenter la masse surfacique du vitrage en augmentant son épaisseur pour améliorer l’isolation acoustique du vitrage.
Toutefois, un tel vitrage ne permet pas d’augmenter efficacement l’isolement acoustique pour des fréquences supérieures à 2000 hertz. En effet, la coïncidence entre la fréquence d’une onde acoustique incidente et la fréquence des ondes de flexion dans le vitrage entraîne une diminution de l’isolement acoustique pour cette gamme de fréquences. De plus, la conception d'un véhicule automobile impose un allègement des différents composants du véhicule, de manière à diminuer la consommation énergétique du véhicule et le rejet des émissions de CO2lors de l'utilisation du véhicule.
En référence à la , le document EP 0844075 B1 décrit un vitrage feuilleté comprenant deux feuilles de verre 6 minéral, les deux feuilles de verre 6 étant séparées par une première couche de polyvinylbutyral 14 (d’acronyme PVB), un film intercalaire 15 en polymère acrylique acoustique, et une deuxième couche de polyvinylbutyral 14. Ce vitrage est désigné par l'homme du métier par les termes “vitrage PVB acoustique”. Un tel vitrage permet d'augmenter l’isolement acoustique dans une gamme de fréquences comprises entre 2000 Hz et 20000 Hz.
Toutefois, un tel vitrage entraîne des coûts de fabrication élevés. De plus, sa fabrication peut être complexe au regard des autres vitrages connus. Ainsi, un tel vitrage n'est généralement pas choisi comme vitrage latéral du véhicule.
Un but de l’invention est de proposer une solution pour permettre à un vitrage de présenter une isolation acoustique supérieure ou égale à celle d’un vitrage connu, au moins dans une gamme de fréquences audibles, tout en limitant les coûts associés à la fabrication d'un tel vitrage.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif pour l'isolation acoustique d'une plaque, comprenant une partie d'isolation acoustique et une partie de montage,
- la partie de montage étant configurée pour être montée fixe sur une bordure de la plaque, la partie de montage étant montée fixe à la partie d’isolation acoustique et présentant une deuxième épaisseurh 2 en contact avec la partie d’isolation acoustique,
- la partie d’isolation acoustique étant formée par un premier matériau, et s’étendant le long d’une première longueurlselon une première direction principale, la partie d’isolation acoustique présentant une première épaisseurh 1 du premier matériau selon une direction perpendiculaire à la première direction principale, la première épaisseurh 1 variant, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueurl ,proportionnellement à une valeur dex n , oùnest un nombre réel strictement supérieur à 1, depuis une épaisseur minimaleh 1min jusqu’à la deuxième épaisseurh 2 , la première longueurlétant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 1min soit inférieure ou égale à un tiers de la deuxième épaisseurh 2 .
- la partie de montage étant configurée pour être montée fixe sur une bordure de la plaque, la partie de montage étant montée fixe à la partie d’isolation acoustique et présentant une deuxième épaisseurh 2 en contact avec la partie d’isolation acoustique,
- la partie d’isolation acoustique étant formée par un premier matériau, et s’étendant le long d’une première longueurlselon une première direction principale, la partie d’isolation acoustique présentant une première épaisseurh 1 du premier matériau selon une direction perpendiculaire à la première direction principale, la première épaisseurh 1 variant, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueurl ,proportionnellement à une valeur dex n , oùnest un nombre réel strictement supérieur à 1, depuis une épaisseur minimaleh 1min jusqu’à la deuxième épaisseurh 2 , la première longueurlétant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 1min soit inférieure ou égale à un tiers de la deuxième épaisseurh 2 .
La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l’une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
-nest un nombre réel supérieur ou égal 5/3 et préférentiellement supérieur ou égal à 2,
-nest strictement inférieur à 100,
- le dispositif comprend une bordure latérale, et la partie d’isolation acoustique forme un amincissement du dispositif depuis la partie de montage jusqu’à la bordure latérale,nétant préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 2,
- la partie d’isolation acoustique présente au moins un évidement dans le premier matériau etnest préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 5/3,,
- l’évidement présente une forme elliptique et préférentiellement circulaire,
- un ajour est formé au centre de l’évidement,
- le dispositif comprend un dissipateur viscoélastique, le dissipateur étant monté fixe en contact avec au moins une partie de la partie d’isolation acoustique, le dissipateur étant formé par un matériau présentant un premier facteur de perteη 1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15,
- la partie de montage forme un logement apte à recevoir une bordure de la plaque.
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- la partie d’isolation acoustique présente au moins un évidement dans le premier matériau etnest préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 5/3,,
- l’évidement présente une forme elliptique et préférentiellement circulaire,
- un ajour est formé au centre de l’évidement,
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- la partie de montage forme un logement apte à recevoir une bordure de la plaque.
Un autre aspect de l’invention est un ensemble comprenant un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention, et une plaque présentant une bordure, la partie de montage étant montée fixe sur la bordure de la plaque.
Avantageusement, le premier matériau présente une partie réelleE’ 1 du premier module d’Young, une première densitéρ 1 , et un premier coefficient de poissonν 1 , et la partie de montage présente une première composanteγ 1 de vitesse de phase d’une onde de flexion définie par
la plaque présentant une troisième épaisseurh 3 , une partie réelle E’2du deuxième module d’Young, une deuxième densitéρ 2 et un deuxième coefficient de poissonν 2 , définissant une deuxième composanteγ 2 de vitesse de phase d’une onde de flexion définie par
la différence entre la première composanteγ 1 et entre la deuxième composanteγ 2 étant inférieure à 20% de la deuxième composanteγ 2 , et préférentiellement étant inférieure à 10% de la deuxième composanteγ 2 .
Avantageusement, la plaque est un vitrage.
Avantageusement, le vitrage comprend au moins une feuille de verre minéral.
Avantageusement, le vitrage est un vitrage feuilleté.
Avantageusement, la plaque est un vitrage comprenant une feuille de verre minéral, et le matériau du dispositif comprend de l’aluminium, la deuxième épaisseurh 2 étant égale à la troisième épaisseurh 3 .
Avantageusement, la plaque est un vitrage comprenant une feuille de verre minéral, et le matériau du dispositif comprend un matériau polymère, la deuxième épaisseurh 2 étant strictement supérieure à la troisième épaisseurh 3 .
Un autre aspect de l’invention est un procédé de fabrication d’un ensemble comprenant un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention, et une plaque présentant une bordure, le procédé comprenant une étape de fixation de la partie de montage sur une bordure de la plaque.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DEFINITIONS
On entend par « facteur de perteη» d’un matériau, le matériau présentant un module d’YoungEcomplexe, le rapport entre la partie imaginaireE’’du module d’Young du matériau, associée à l’élasticité du matériau, et la partie réelleE’du module d’Young du matériau, associée à la viscosité du matériau.
Le facteur de perteηd’un matériau, également désigné « tan δ », est défini par la norme internationale ISO 18437-2:2005 (Mechanical vibration and shock — Characterization of the dynamic mechanical properties of visco-elastic materials — Part 2 : Resonance method, partie 3.2).
Préférentiellement, le facteur de perteηpeut être défini pour une fréquence prédéterminée. On entend, dans la présente, par «un matériau présente un premier facteur de perte ηsupérieurà une valeur »que le matériau présente un premier facteur de perteηsupérieur à la valeur pour chacune des fréquences dans la gamme de fréquences audibles, c’est-à-dire dans une gamme de fréquences s’étendant entre 20 Hz inclus et 20 000 Hz inclus, et préférentiellement entre 20 Hz inclus et 10 000 Hz inclus.
Le facteur de perteηpeut être défini pour une température prédéterminée. La gamme de température considérée dans la présente invention est comprise entre -20°C et 60°C. On entend, dans la présente, par «un matériau présente un premier facteur de perte ηsupérieurà une valeur »que le matériau présente un premier facteur de perteηsupérieur à la valeur pour chacune des températures comprises entre -20°C et 60°C.
On entend par «la partie réelle E’ du module d’Young d’un matériau est supérieure à une valeur»que la partie réelleE’du module d’Young du matériau est supérieure la partie réelleE’du module d’Young du matériau pour chacune des fréquences dans la gamme de fréquences audibles, c’est-à-dire dans une gamme de fréquences s’étendant entre 20 Hz inclus et 20 000 Hz inclus, et préférentiellement entre 20 Hz inclus et 10 000 Hz inclus.
La partie réelleE’et la partie imaginaireE’’du module d’Young peuvent être définies pour une température prédéterminée. La gamme de température considérée dans la présente invention est comprise entre -20°C et 60°C. On entend, dans la présente, par «la partie réelle E’ du module d’Young d’un matériau est supérieure à une valeur »que le matériau présente une partie réelleE’du module d’Young supérieure à la valeur pour chacune des températures comprises entre -20°C et 60°C. On entend, dans la présente, par «un matériau présente un premier facteur de perte ηsupérieurà une valeur »que le matériau présente un premier facteur de perteηsupérieur à la valeur pour chacune des températures comprises entre -20°C et 60°C.
Une caractérisation dynamique d’un matériau est réalisée sur un viscoanalyseur du type viscoanalyseur Metravib, dans les conditions de mesures suivantes. Une sollicitation sinusoïdale est appliquée au matériau. Un échantillon de mesure formé par le matériau à mesurer est constitué de deux parallélépipèdes rectangles, chaque parallélépipède présentant une épaisseur de 3,31 mm, une hauteur de 10,38 mm et une largeur de 6,44 mm. Chaque parallélépipède formé par le matériau est également désigné par le terme « éprouvette » de cisaillement. L’excitation est mise en œuvre avec une amplitude dynamique de 5 µm autour de la position de repos, en parcourant la gamme des fréquences comprises entre 5 Hz et 700 Hz, et en parcourant une gamme de températures comprises entre -20°C et +60°C.
Le viscoanalyseur permet de soumettre à chaque éprouvette (chaque échantillon) des déformations dans des conditions précises de température et de fréquence, et de mesurer les déplacements de l’éprouvette, les forces appliquées à l’éprouvette et leur déphasage, ce qui permet de mesurer des grandeurs rhéologiques caractérisant le matériau de l’éprouvette.
L’exploitation des mesures permet notamment de calculer le module d’Young E du matériau, et particulièrement la partie réelle E’ du module d’Young et la partie imaginaire E’’ du module d’Young du matériau, et ainsi de calculer la tangente de l’angle de perte (ou facteur de perte)η(également désigné partan δ).
Une valeur de la partie réelle E’ du module d’Young et/ou un facteur de perteηd’un matériau sont mesurés sans que le matériau soit précontraint.
On entend par «vitrage» une structure comprenant au moins une feuille de verre organique ou minérale, préférentiellement adaptée à être montée dans un véhicule, préférentiellement un véhicule automobile.
Le vitrage peut comprendre une feuille de verre simple ou bien un ensemble vitré multicouche dont au moins une couche est une feuille de verre.
Un vitrage peut comprendre un ensemble vitré. L’ensemble vitré comprend au moins une feuille de verre. Le verre peut être du verre organique ou minéral. Le verre peut être trempé. L’ensemble vitré est de préférence un vitrage feuilleté. On entend par «vitrage feuilleté» un ensemble vitré comprenant au moins deux feuilles de verre et un film intercalaire formé en matière plastique, préférentiellement viscoélastique, séparant les deux feuilles de verre. Le film intercalaire en matière plastique peut comprendre une ou plusieurs couches, d’un polymère viscoélastique tel que le poly(butyral de vinyle) (PVB) ou un copolymère éthylène-acétate de vinyle (EVA). Le film intercalaire est de préférence en PVB standard ou en PVB acoustique (tel que le PVB acoustique mono-couche ou tri-couche). Le PVB acoustique peut comprendre trois couches : deux couches externes en PVB standard et une couche interne en PVB additionné de plastifiant de manière à la rendre moins rigide que les couches externes.
On entend par “ellipse” une courbe plane fermée obtenue par l’intersection d’un cône de révolution avec un plan, à condition que celui-ci coupe l'axe de rotation du cône ou du cylindre. L’ellipse est une conique d'excentricité strictement comprise entre 0 et 1. L'ellipse est également le lieu des points dont la somme des distances à deux points fixes, dits foyers, est constante.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Architecture générale et éléments théoriques
En référence à la , à la , et à la , un dispositif 1 pour l'isolation acoustique d'une plaque 4 comprend une partie d'isolation acoustique 2 et une partie de montage 3.
La partie de montage 3 est montée fixe à la partie d'isolation acoustique 2. De préférence, la partie de montage 3 et la partie d'isolation acoustique 2 forment une seule pièce monolithique formée dans un même premier matériau. La partie de montage 3 présente une deuxième épaisseurh 2 en contact avec la partie d'isolation acoustique 2. Le dispositif 1 s’étend selon une direction principale 6. De préférence, l’épaisseur de la partie de montage 3 est constante et est égale à la deuxième épaisseurh 2 le long de la direction principale 6.
La partie de montage 3 est configurée pour être montée fixe sur une bordure de la plaque 4. La bordure de la plaque peut être une tranche de la plaque 4. La bordure de la plaque peut être perpendiculaire à la direction principale 6, de sorte que la direction principale 6 est parallèle à une surface selon laquelle s'étend la plaque 4.
La partie d'isolation acoustique 2 est formée par le premier matériau. La partie d'isolation acoustique 2 s'étend le long d'une première longueurlselon la première direction principale 6. La partie d'isolation acoustique 2 présente une première épaisseurh 1 du premier matériau, selon une direction perpendiculaire à la première direction principale 6. La première épaisseurh 1 varie, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueurl ,proportionnellement à une valeur dex n , oùnest un nombre réel strictement supérieur à 1, depuis une épaisseur minimaleh 1min jusqu’à la deuxième épaisseurh 2 , la première longueurlétant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 1min soit inférieure ou égale à un tiers de la deuxième épaisseurh 2 .La coordonnée x est égale à zéro quand l’épaisseurh 1 de la partie d'isolation acoustique 2 est égale àh 2min .Quand la coordonnée x est égale à la première longueurl, l'épaisseur h1de la partie d'isolation acoustique 2 est égale à l'épaisseurh 2 de la partie de montage 3.
Ainsi, le dispositif 1 permet de recevoir les ondes en flexions se propageant depuis la bordure de la plaque 4 sans les réfléchir vers la plaque 4. Lorsque la plaque 4 est exposée à une onde acoustique incidente, les ondes en flexion se propageant, une fois transmises au dispositif 1, d'abord dans la partie de montage 3 puis dans la partie d'isolation acoustique 2. La partie d'isolation 2 acoustique empêche la réflexion des ondes de flexion dans le dispositif 1, ce qui permet d'isoler acoustiquement la plaque 4 lorsque le dispositif 1 est monté fixe sur la plaque 4.
En effet, comme décrit dans le documentMironov et al.(Mironov, M. A.,1988, “Propagation of a flexural wave in a plate whose thickness decreases smoothly to zero in a finite interval”,Soviet Physics Acoustics-USSR, 34(3), 318-319), une diminution de l’épaisseur d’une plaque mince sur ses bords peut rendre les bords non réfléchissants pour des ondes de flexion dans le matériau de la plaque, quand la diminution suit une loi de puissance, de sorte que l’épaisseurhde la plaque est proportionnelle à xn, oùnest un nombre réel strictement supérieur à 1.
La première épaisseurh 1 de la partie d’isolation acoustique 2 peut être définie par la formule (1) suivante :
h 1 (x)= ε.xn(1)
où ε est un facteur de proportionnalité.
La vitesse de phasec b1 des ondes de flexion dans la partie d’isolation acoustique 2 peut être définie en fonction de l'épaisseurh 1 (x)de la partie d’isolation acoustique par la formule (2) suivante :
où E’1est la partie réelle du module d’Young du premier matériau,ρ 1 est la densité du premier matériau,ν 1 est le coefficient de poisson du premier matériau,h 1 (x)est l’épaisseur de la partie d’isolation acoustique à la coordonnée x et ω est la pulsation de l'onde acoustique incidente.
A partir de la vitesse de phasec b1 dans la partie d'isolation acoustique 2, on peut calculer un temps de transit d'une onde de flexion se propageant dans la zone d'isolation acoustique 11. Quand l’épaisseurh 1min tend vers une épaisseur nulle, le temps de transit tend vers l'infini. Ainsi, l'onde de flexion incidente n'est pas réfléchie par la partie d’isolation acoustique 2, ce qui permet augmenter l'isolation acoustique de la plaque 4.
On désigne par le terme “trou noir acoustique” la partie d’isolation acoustique 2. Le dispositif 1 comprend au moins un trou noir acoustique. Le dispositif 1 peut également comprendre une pluralité, et de préférence un réseau, de trous noirs acoustiques.
En pratique, il n'est pas possible de fabriquer une épaisseurh 1min nulle. Les inventeurs ont découvert que l'effet d'isolation acoustique apparaît lorsque la première longueurlest prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 1min est inférieure ou égale à un tiers de la deuxième épaisseurh 2 .Notamment, la première longueurlest prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 2min est inférieure ou égale à un cinquième de la deuxième épaisseurh 2 .De manière plus préférentielle, la première longueurlest prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 1min est inférieure ou égale à un dixième de la deuxième épaisseurh 2 .
Les inventeurs ont également découvert que l'effet d'isolation acoustique apparaît pournstrictement supérieur à 1, notamment supérieur ou égal à 5/3, et préférentiellement supérieur ou égal à 2. De plus,npeut être strictement inférieur à 100, de sorte à éviter une réflexion à la jonction entre la partie d'isolation acoustique 2 et la partie de montage 3. La partie d'isolation acoustique 2 peut présenter, selon une deuxième direction principale 16, une taille supérieure ou égale à la première longueurl,la deuxième direction principale 16 étant perpendiculaire localement à la première direction principale 6 et perpendiculaire à une direction selon laquelle s’étend localement l’épaisseur du dispositif 1.
Partie d'isolation acoustique 2
En référence à la et la , le dispositif 1 peut comprendre une bordure latérale 9, la partie d’isolation acoustique 2 formant un amincissement du dispositif 1 depuis la partie de montage 3 jusqu’à la bordure latérale 9. Préférentiellement, n est un nombre réel supérieur ou égal à 2. La partie d'isolation acoustique 2 forme ainsi une lame ou une arête s'étendant selon la deuxième direction principale 16. Ainsi, il est possible de faciliter la fabrication du dispositif 1, tout en permettant l’isolation acoustique d’une plaque 4. De préférence, la partie d'isolation acoustique 2 s’étant selon la deuxième direction principale 16 sur une longueur supérieure ou égale la première longueur l.
En référence à la , la partie d'isolation acoustique 2 peut présenter au moins un évidement 7. Préférentiellement, n est un nombre réel supérieur ou égal à 5/3. De préférence, l’évidement 7 présente une taille minimale Wmin, selon la surface dans laquelle s’étend la plaque 4, supérieure ou égale à la première longueur l. L’évidement 7 peut présenter une forme elliptique, et préférentiellement une forme circulaire. Une ellipse formée par l’évidement 7 peut présenter un rayon minimum rmin. De préférence, le rayon minimum rmin de l'ellipse est supérieur ou égal à la première longueur l. L’évidement 7 peut également présenter une forme carrée ou rectangulaire.
En référence à la et à la , un ajour 17 peut être formé au centre de l’évidement 7. Ainsi, une partie d'isolation acoustique 2 présentant l'épaisseur minimale h1min peut être fabriquée de sorte que l'épaisseur minimale h1min est la plus proche possible d'une épaisseur nulle, ce qui permet de minimiser la réflexion d’une onde de flexion se propageant dans le dispositif 1 et ainsi d'augmenter l'isolement acoustique de la plaque 4. De préférence, lorsque l’évidement présente une forme elliptique, la première longueur l est supérieure à la différence entre le rayon r ou le rayon minimum rmin de l’évidement 7 et le rayon de l’ajour.
La partie d'isolation acoustique 2 peut présenter différentes formes. Le premier matériau peut former une arête à la bordure latérale 9 de la partie d'isolation acoustique 2. En variante, le matériau peut présenter une coupe en forme de fourche, la partie d’isolation acoustique 2 formant deux arêtes en bordure de la partie d'isolation acoustique 2. La première épaisseurh 1 peut être, dans ce cas, mesurée en additionnant les épaisseurs de chacune des branches de la fourche. Le matériau peut former un évidement 7. Le matériau peut également former une cavité. Dans ce cas, la première épaisseurh 1 de la partie d'isolation acoustique 2 est mesurée en additionnant les épaisseurs du matériau formant la cavité. La partie d'isolation acoustique 2 peut également s’étendre selon une surface courbe. Dans ce cas, la mesure de la première épaisseurh 1 de la partie d'isolation acoustique 2 est mise en œuvre en mesurant l'épaisseur du matériau selon une direction localement perpendiculaire à la surface courbe.
Dissipateur 8 viscoélastique
En référence à la , à la et à la , le dispositif 1 peut comprendre un dissipateur 8 viscoélastique. Le dissipateur 8 peut être monté fixe en contact avec au moins une partie de la zone d’isolation acoustique 11. Le dissipateur 8 peut être formé par un matériau présentant un premier facteur de perte η1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15. Ainsi, l'énergie concentrée dans une zone d'isolation acoustique 11 par des ondes de flexions incidentes est dissipée de manière visqueuse, ce qui permet de diminuer la réflexion d'une onde de flexion dans le dispositif 1 et ainsi d’éviter l’émission d’ondes de flexion dans la plaque 4 par réflexion dans le dispositif 1. Le matériau du dissipateur 8 est viscoélastique, et peut présenter une partie réelle E’ du module d’Young inférieure à 100 MPa, et préférentiellement inférieure à 10 MPa.
En référence à la , la et la , le dissipateur 8 peut être monté fixe sur une partie de la zone d'isolation acoustique 11 présentant une épaisseur comprise entre h1min et h2/2. Ainsi, les ondes de flexion sont dissipées par le dissipateur 8 à l'endroit où elles sont le plus concentrées. De préférence, une partie du dissipateur 8 est en contact avec la partie d'isolation acoustique 2 présentant l'épaisseur minimale h1min.
Le dissipateur 8 peut être formé par un matériau choisi parmi une silicone, un nitrile et un polyuréthane. Les propriétés viscoélastiques des matériaux connus peuvent être mesurées par les méthodes décrites dans la présente. Le matériau du dissipateur peut présenter une température de transition vitreuse comprise entre -80°C et -50°C inclus. Par exemple, le matériau du dissipateur peut comprendre une silicone méthyle vinyle (MVQ) réticulée par un peroxyde de benzoyle. Le matériau du dissipateur peut également être un matériau poreux. Le facteur de perte du matériau peut également être ajusté par un agent tackifiant, par exemple un ester de glycérine, du carbonate de calcium ou des nanotubes de carbone. Par exemple, le mastic en polyuréthane Weberseal PU 40 (marque déposée) de la marque Weber présente un facteur de perteηégal à 0,41 et une valeur de la partie imaginaireE’du module d’Young égale à 7,2 MPa. Par exemple, le mastic en polyuréthane Sikaflex PRO-11 FC (marque déposée) de la marque Sika présente un facteur de perteηégal à 0,20 et une valeur de la partie imaginaireE’du module d’Young égale à 1,2 MPa.
Partie de montage 3
En référence à la et à la , la partie de montage 3 est configurée pour être montée fixe sur une bordure 11 de la plaque 4. La partie de montage 3 comprend une terminaison apte à être montée fixe sur la bordure 11.
La partie de montage 3 peut former un logement 10 apte à recevoir la bordure 11 de la plaque 4. Le logement 10 peut former une pince configurée pour entourer la bordure 11. Ainsi, le logement 10 peut être en contact avec une tranche de la plaque 4 et en même temps avec une face supérieure et une face inférieure de la plaque 4. Ainsi, le dispositif 1 peut être monté fixe à la plaque 4 sans présenter de degré de liberté en rotation et en translation au regard de la plaque 4. Cette configuration permet de transmettre efficacement les ondes de flexion depuis la plaque 4 au dispositif 1. Une terminaison de la partie de montage 3 peut également être collée à la bordure 11. La partie de montage 3 peut également être configurée pour être montée fixe de manière amovible à la plaque 4.
Ensemble 13
Un ensemble 13 comprend un dispositif 1 et une plaque 4 présentant une bordure 11, dans lequel la partie de montage 3 est montée fixe sur la bordure 11 de la plaque 4. La plaque 4 présente un présente une troisième épaisseurh 3 à la bordure 11. La troisième épaisseurh 3 est de préférence constante dans la plaque 4.
Un aspect de l’invention est un procédé de fabrication de l’ensemble 13. Le procédé comprend une étape de fixation de la partie de montage 3 sur une bordure de la plaque 4. De préférence, la partie de montage 3 peut être encastrée, clipsée ou montée de manière amovible sur la bordure de la plaque 4. La partie de montage 3 peut également être collée sur la bordure de la plaque 4. La colle peut être choisie parmi au moins une colle structurale mono ou multi-composants, de type époxy, méthacrylate, polyuréthane, acrylique, vinylique.
De préférence, la différence entre une première vitesse de phasec b1 des ondes de flexion dans la partie de montage 3 et entre une deuxième vitesse de phasec b2 des ondes de flexion dans la plaque 4 est inférieure à 20% de la deuxième vitesse de phasec b2 , et préférentiellement est inférieure à 10% de la deuxième vitesse de phasec b2 lors de l’exposition de la plaque 4 à une onde acoustique de pulsation ω déterminée.
La première vitesse de phasec b1 des ondes de flexion dans la partie de montage 3 est définie par la formule (3) suivante :
où ω est une pulsation de l’onde acoustique incidente à la plaque 4, et γ1est une première composante de vitesse de phase définie par la formule (4) suivante :
oùE’ 1 est la partie réelle du premier module d’Young du premier matériau,ρ 1 est une première densité du premier matériau, etν 1 un premier coefficient de poisson du premier matériau.
La deuxième vitesse de phasec b2 des ondes de flexion dans la plaque 4 est définie par la formule (5) suivante :
où ω est une pulsation de l’onde acoustique incidente à la plaque 4, et γ2est une première composante de vitesse de phase définie par la formule (4) suivante :
oùE’ 2 est la partie réelle du deuxième module d’Young du matériau de la plaque 4,ρ 2 est une deuxième densité du matériau de la plaque 4, etν 2 est un deuxième coefficient de poisson du matériau de la plaque 4.
La relation décrite précédemment entre les vitesses de phase des ondes de flexion peut ainsi s’exprimer de la manière suivante : la différence entre la première composanteγ 1 et entre la deuxième composanteγ 2 est inférieure à 20% de la deuxième composanteγ 2 , et préférentiellement est inférieure à 10% de la deuxième composanteγ 2 . Ainsi, la réflexion une onde de flexion se propageant depuis la plaque 4 vers le dispositif 1 peut être limitée ou annulée.
De préférence, la plaque 4 est un vitrage 12. L’usinage d'un vitrage 12 est une opération complexe et coûteuse. En particulier, l'usinage un trou noir acoustique peut être complexe, notamment en raison du profil de la partie d'isolation acoustique 2 du trou noir acoustique. Ainsi, il est possible d'améliorer l'isolation acoustique du vitrage 12, en le montant fixe sur un dispositif 1, sans avoir à usiner le vitrage 12. De préférence, le vitrage 12 comprends au moins une feuille de verre minéral. En effet, une feuille de verre minérale peut être requise dans de nombreux types de vitrages 12, bien qu'elle soit difficile à usiner. Le vitrage 12 peut être un vitrage feuilleté ou monolithe.
Lorsque le vitrage 12 comprend une feuille de verre minéral, le premier matériau peut être de l’aluminium, et la deuxième épaisseurh 2 est égale à la troisième épaisseurh 3 . En effet la partie réelle du module d’YoungE’ 1 , le coefficient de poissonν 1 et la densitéρ 1 de l'aluminium permettent, au regard de la partie réelle du module de YoungE’ 2 , du coefficient de poissonν 2 et de la densitéρ 2 du verre minéral, de vérifier la relation entre la première composanteγ 1 et la deuxième composanteγ 2 pour une deuxième épaisseurh 2 égale à une troisième épaisseurh 3 . Ainsi, il est possible de fabriquer un dispositif 1 en aluminium et ainsi faciliter l’usinage du ou des trous noirs acoustiques tout en limitant l’augmentation de la masse de l’ensemble 13.
Lorsque le vitrage 12 comprend une feuille de verre minéral, le premier matériau peut être un matériau polymère, préférentiellement de la résine, et la deuxième épaisseurh 2 est strictement supérieure à la troisième épaisseurh 3 . En effet la partie réelle du module d’YoungE’ 1 , le coefficient de poissonν 1 et la densitéρ 1 des matériaux polymères permettent, au regard de la partie réelle du module de YoungE’ 2 , du coefficient de poissonν 2 et de la densitéρ 2 du verre minéral, de vérifier la relation entre la première composante γ1et la deuxième composante γ2pour une deuxième épaisseurh 2 strictement supérieure à une troisième épaisseurh 3 . Ainsi, il est possible de fabriquer un dispositif 1 dans un premier matériau polymère et ainsi faciliter l’usinage du ou des trous noirs acoustiques, tout en limitant l’augmentation de la masse de l’ensemble 13.
La plaque 4 peut également être choisie parmi un plafond et une cloison, de préférence une cloison en gypse. Ainsi, il est possible d’améliorer l’isolation acoustique d’un plafond ou d’une cloison sans les modifier.
En référence à la et à la , le vitrage 12 peut être un vitrage 12 latéral de véhicule automobile. De préférence, l'ensemble 13 comprend des moyens de fixation à une portière du véhicule automobile, de sorte que le dispositif 1 est agencé dans la portière en dehors de la portion de ceinture quand l'ensemble 13 est fixé à la portière. Dans ce cas, le dispositif 1 est configuré pour être agencé sous un joint lécheur de la portière. En référence à la , la partie d'isolation acoustique 2 peut former un amincissement du dispositif 1 depuis la partie de montage 3 jusqu’à la bordure latérale 9. En référence à la , la partie d'isolation acoustique 2 peut comprendre un réseau d’évidements 7 dans le premier matériau.
La illustre une moyenne de l'accélération d’un vitrage 12 selon une direction suivant l’épaisseur du vitrage 12, en fonction de la fréquence d'une onde acoustique incidente au vitrage 12. Le vitrage 12 est en verre minéral. Le vitrage 12 présente une épaisseur h3 égale à 4 mm, une longueur selon la direction principale 6 égale à 300 mm et une largeur égale à 60 mm. La courbe (a) illustre une moyenne de l'accélération du vitrage 12 en l'absence de dispositif 1. La courbe (b) illustre une moyenne de l'accélération du vitrage 12, le vitrage 12 étant monté fixe à un dispositif 1 selon un mode de réalisation de l'invention, en résine, en l'absence de dissipateur 8. La courbe (c) illustre une moyenne de l'accélération du vitrage 12, le vitrage 12 étant monté fixe à un dispositif 1 selon un mode de réalisation de l'invention, en résine, comprenant un dissipateur 8.
La illustre une simulation numérique par la méthode des éléments finis d’un isolement acoustique d’un vitrage 12, en fonction de la fréquence d'une onde acoustique incidente. La courbe (d) illustre un isolement acoustique d’un vitrage 12 feuilleté, comprenant une couche d'amortissement présentant un facteur de perte égal à 1%, en l’absence de dispositif 1. La courbe (e) illustre un isolement acoustique d’un vitrage 12 feuilleté, comprenant une couche d'amortissement présentant un facteur de perte égal à 15%, en l’absence de dispositif 1. La courbe (f) illustre un isolement acoustique d’un vitrage 12 feuilleté, comprenant une couche d'amortissement présentant un facteur de perte égal à 1%, le vitrage 12 étant monté fixe à un dispositif 1 en aluminium. La courbe (g) illustre un isolement acoustique d’un vitrage 12 feuilleté, comprenant une couche d'amortissement présentant un facteur de perte égal à 1%, le vitrage 12 étant monté fixe à un dispositif 1 en résine.
Claims (13)
- Dispositif (1) pour l'isolation acoustique d'une plaque (4), comprenant une partie d'isolation acoustique (2) et une partie de montage (3), le dispositif étant caractérisé en ce que :
- la partie de montage (3) est configurée pour être montée fixe sur une bordure (11) de la plaque (4), la partie de montage (3) étant montée fixe à la partie d’isolation acoustique (2) et présentant une deuxième épaisseurh 2 en contact avec la partie d’isolation acoustique (2),
- la partie d’isolation acoustique (2) est formée par un premier matériau, et s’étend le long d’une première longueurlselon une première direction principale (6), la partie d’isolation acoustique (2) présentant une première épaisseurh 1 du premier matériau selon une direction perpendiculaire à la première direction principale (6), la première épaisseurh 1 variant, en fonction d’une coordonnée x, le long de la première longueurl ,proportionnellement à une valeur dex n , oùnest un nombre réel strictement supérieur à 1, depuis une épaisseur minimaleh 1min jusqu’à la deuxième épaisseurh 2 , la première longueurlétant prédéterminée de sorte que l’épaisseur minimaleh 1min soit inférieure ou égale à un tiers de la deuxième épaisseurh 2 . - Dispositif (1) selon la revendication précédente, le dispositif comprenant une bordure latérale (9), dans lequel la partie d’isolation acoustique (2) forme un amincissement du dispositif (1) depuis la partie de montage (3) jusqu’à la bordure latérale (9), et dans lequelnest préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 2.
- Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie d’isolation acoustique (2) présente au moins un évidement (7) dans le premier matériau, etnest préférentiellement un nombre réel supérieur ou égal à 5/3, un ajour (17) étant préférentiellement formé au centre de l’évidement (7).
- Dispositif (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un dissipateur (8) viscoélastique, dans lequel le dissipateur (8) est monté fixe en contact avec au moins une partie de la partie d’isolation acoustique (2), le dissipateur (8) étant formé par un matériau présentant un premier facteur de perteη 1 strictement supérieur à 0,05, notamment strictement supérieur à 0,10, et préférentiellement strictement supérieur à 0,15.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie de montage (3) forme un logement (10) apte à recevoir une bordure (11) de la plaque (4).
- Ensemble (13) comprenant un dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 5, et une plaque (4) présentant une bordure (11), dans lequel la partie de montage (3) est montée fixe sur la bordure (11) de la plaque (4).
- Ensemble (13) selon la revendication 6, dans lequel le premier matériau présente une partie réelle du premier module d’YoungE’ 1 , une première densitéρ 1 , et un premier coefficient de poissonν 1 , et dans lequel la partie de montage (3) présente une première composanteγ 1 de vitesse de phase d’une onde de flexion définie par
- Ensemble (13) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la plaque (4) est un vitrage (12).
- Ensemble (13) selon la revendication 8, dans lequel le vitrage (12) comprend au moins une feuille de verre minéral.
- Ensemble (13) selon la revendication 9, dans lequel le vitrage (12) est un vitrage feuilleté.
- Ensemble (13) selon l’une des revendication 6 à 10, dans lequel la plaque (4) est un vitrage (12) comprenant une feuille de verre minéral, et dans lequel le matériau du dispositif (1) comprend de l’aluminium, la deuxième épaisseurh 2 étant égale à la troisième épaisseurh 3 .
- Ensemble (13) selon l’une des revendication 6 à 10, dans lequel la plaque (4) est un vitrage (12) comprenant une feuille de verre minéral, et dans lequel le matériau du dispositif (1) comprend un matériau polymère, la deuxième épaisseurh 2 étant strictement supérieure à la troisième épaisseurh 3 .
- Procédé de fabrication d’un ensemble (13) comprenant un dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 5, et une plaque (4) présentant une bordure (11), le procédé comprenant une étape de fixation de la partie de montage (3) sur une bordure de la plaque (4).
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