TechnologieLA CHASSE AU BRUIT S'INTENSIFIE DANS L'AUTOMOBILECritère concurrentiel de plus en plus décisif, le confort sonore impose la mise au point de nombreuses solutions techniques sur l'ensemble du véhicule.

Publié le | L'Usine Nouvelle n° 2838

Technologie

LA CHASSE AU BRUIT S'INTENSIFIE DANS L'AUTOMOBILE

Critère concurrentiel de plus en plus décisif, le confort sonore impose la mise au point de nombreuses solutions techniques sur l'ensemble du véhicule.



L'acoustique est au centre des préoccupations des constructeurs. Cependant, malgré la puissance de calcul des outils de conception, la maîtrise des émissions sonores d'un véhicule n'en est qu'à ses débuts. Ainsi, la maquette numérique, qui permet de concevoir sur ordinateur la totalité d'une voiture, reste encore désespérément silencieuse. Le nombre de composants assemblés est en effet si important qu'il est aujourd'hui difficile de prévoir avant la fabrication quelle sera l'identité sonore d'un véhicule. Avec pour principal objectif d'anticiper au maximum les interactions sonores, l'ingénierie acoustique fait appel aux tests et à la simulation. Cette dernière, qui n'en est qu'à ses balbutiements, commence à obtenir de bons résultats sur quelques sous-ensembles. En attendant que la simulation devienne suffisamment fiable et afin d'éviter les surprises, synonymes de retard et de surcoûts, les constructeurs continuent leurs recherches pour traiter plus ponctuellement les principales sources de vibrations. En dix ans, selon PSA, la baisse du niveau sonore avoisine les 8 décibels - dB(A) -, l'équivalent d'une puissance acoustique divisée par six ! Ces efforts sont aussi motivés par la réglementation, qui impose une diminution d'environ 3 dB(A) tous les dix ans. Ainsi aujourd'hui, l'émission sonore maximale d'un véhicule lancé à 50 kilomètres/heure sur une piste normalisée et, en pleine accélération, ne doit pas excéder 74 dB(A).

Les vibrations du moteur sous haute surveillance

Principale source sonore, le moteur est l'objet de tous les efforts. Une des méthodes passives les plus courantes consiste à l'encapsuler : le compartiment moteur est recouvert de mousses alvéolaires absorbantes. Mais grâce à un agencement judicieux, des composants à la périphérie du moteur peuvent jouer le même rôle. " Sur la Mercedes Maybach, nous avons positionné le filtre à air au-dessus du moteur, ce qui lui permet d'absorber une partie des vibrations émises " explique Eugen Hees, responsable du développement mécanique des moteurs chez DaimlerChrysler. Par ailleurs, les mouvements acycliques du moteur, provoqués par les successions d'explosions et de repos, sont transmis à l'embrayage et provoquent des cliquetis dans la boîte de vitesse. Jusqu'à présent, un premier jeu de ressorts - placé entre le volant moteur et celui de la boîte de vitesses - permet à la fois de transmettre le couple d'un volant à l'autre et d'absorber une partie des variations de couple. Depuis peu, l'amélioration de cette absorption passe par l'installation d'une pièce supplémentaire - le volant bi-masse -, ajoutée entre les deux volants. Lui aussi muni de ressorts entre deux masses rotatives, il accroît l'inertie et renforce l'amortissement. Dans les années qui viennent, les problèmes liés aux moteurs risquent encore de s'aggraver. " Les moteurs ont des cylindrées de plus en plus petites, pour un couple équivalent, ce qui augmente l'acyclisme ", analyse Christophe Schwartz, responsable commercial de la chaîne cinématique chez LuK, équipementier spécialiste de l'embrayage. Dans le même esprit, Renault a développé pour la Vel Satis et le nouvel Espace un système qui absorbe les vibrations de la boîte. Breveté, le " multi layer energy absorber " est ainsi composé d'une lamelle souple en matériau composite bitumineux. Elle est couplée à une masselotte dont la masse - environ 200 grammes - et la position permettent de caler le système sur la fréquence visée. " Nous atteignons un gain de 5 dB(A) sur une plage comprise entre 300 et 400 Hertz ", précise Serge Lacaze, responsable acoustique chez Renault. La Mégane II, elle, exploite une autre solution : un volant moteur souple qui filtre lui aussi les vibrations. Ici, le disque d'acier est monté sur un voile métallique amortisseur de seulement 2 à 3 millimètres d'épaisseur. La solution, déjà apparue chez Honda et bientôt chez Nissan, entraîne un gain d'environ 3 dB(A). Une autre piste, inaugurée par Nissan, consiste à émettre par un haut-parleur un contre-bruit dont la phase est opposée à celle de la source de nuisances : le moteur ou l'échappement. Mais le rapport entre la complexité de cette solution et son efficacité semble avoir découragé Nissan et ses concurrents. Son partenaire français préfère étudier de petits actionneurs, placés au niveau des attaches du moteur sur la caisse, et qui envoient des contre-vibrations, s'opposant à celles transmises du moteur vers la caisse. Au niveau de l'échappement, de gros progrès ont été réalisés grâce à l'installation d'un flexible qui absorbe les vibrations entre le moteur et la ligne d'échappement. Puis par l'installation de deux ou trois silencieux, dont l'intérieur est doté soit de parcours à géométries variées, soit d'un matériau isolant de type laine de roche. A la sortie du pot, les constructeurs sont confrontés au dilemme du diamètre de l'orifice. A bas régime, il doit être faible pour réduire les émissions sonores, mais c'est l'inverse à haut régime. Une solution consiste donc à installer un double orifice, dont l'un est piloté pour rester fermé à bas régime.

Prendre en compte l'évolution de véhicules

L'évolution des véhicules pousse aussi les constructeurs à se pencher sur de nouveaux éléments pour maîtriser le bruit. Le pare-brise devient ainsi un point critique. " Pour des raisons de design, les pare-brise sont de plus en plus plongeants. Ce qui présente un double inconvénient. Premièrement, le bas du pare-brise se rapproche du moteur et de ses vibrations. Ensuite, sa surface plus importante aggrave leur transmission vers l'habitacle. Comme l'acoustique globale des véhicules s'améliore, des bruits secondaires apparaissent et deviennent dominants ", explique Christian Guindon, responsable marketing Europe chez Splintex Glaverbel. La solution développée par son concurrent Saint-Gobain se base sur la couche de polyvinyl butyral placée au centre des deux couches de verre dans un pare-brise feuilleté. L'innovation consiste à intercaler, dans cette couche polymère de 0,8 millimètre, une fine épaisseur de gel de 0,04 millimètre, qui va mieux digérer les vibrations que le plastique classique. Adopté par Renault sur la Vel Satis et par PSA sur la Peugeot 307 SW, le procédé devrait être repris par Splintex Glaverbel sur des véhicules prévus pour 2003. Plus simplement, PSA a renforcé la traverse inférieure de baie qui supporte le pare-brise à l'aide d'une mousse rigidifiante injectée, sur ses nouveaux monospaces Peugeot 807 et Citroën C8, basés sur la même plate-forme. " Les progrès réalisés sur le moteur laissent émerger de nouvelles sources sonores : l'aérodynamique et les bruits de roulement ", observe Jean-François Salem, responsable de la synthèse acoustique et vibratoire pour les plate- formes 1 et 3 chez PSA. Pour l'aérodynamisme, le talon d'Achille se situe au niveau des joints de vitres et de portières. Mais ce n'est qu'en phase finale de développement que les constructeurs peuvent intervenir, en modifiant le profil ou la raideur du joint d'étanchéité. En absorbant les irrégularités de la chaussée, les amortisseurs jouent un rôle anti-vibratoire primordial. Mais ils peuvent aussi être à l'origine de nuisances sonores, provoquées par l'écoulement de l'huile sous forte pression, ou par le dégazage d'air ou d'azote lors des chutes de pression dans les valves. " La difficulté est alors de modifier le diamètre des valves, la rondeur à l'entrée de l'orifice ou la texture de surface sans changer les caractéristiques de l'amortissement ", explique Xavier Lauwerys, responsable du développement produit chez Tenneco Automotive. Enfin, les pneus, à l'origine de 40 % du bruit perçu à l'extérieur d'un véhicule, sont l'objet de toutes les attentions. " En vingt ans, nos pneus ont réduit leur bruit de 5 dB(A) ", se félicite Eric Dormegnie, responsable du groupe " analyse performance bruit-confort " chez Michelin. Le sujet est pourtant complexe. Les sources de nuisances sont multiples : choc du pneu sur la chaussée, vibration du pneu, glissement de la gomme sur le sol, emprisonnement d'air qui se comprime et se décomprime... Les solutions consistent à modifier la sculpture du pneu, la composition du mélange de gomme ou la disposition des différentes nappes. Michelin se penche en particulier sur la mise au point de mousses en matériaux élastomères qui pourrait bientôt entrer dans la composition de ses pneus.

Modeler l'environnement sonore

Grâce à leurs progrès, les constructeurs voient déjà plus loin : le design sonore. " Désormais, nous passons d'une acoustique défensive, destinée à ne pas mécontenter le client, à une acoustique offensive pour émerveiller et augmenter le plaisir ", explique Serge Lacaze chez Renault. Initié par les spécialistes du haut de gamme, le design sonore permet de faire coïncider l'identité sonore du véhicule avec son positionnement marketing. " Le fond sonore à bord d'un véhicule compte parmi les caractéristiques essentielles du confort. A l'avenir, il servira dans une mesure croissante à l'identification de la marque ", assure Gerhard Thoma, chef du service Projets acoustiques chez BMW.



Des enjeux cruciaux

Le confort acoustique est devenu un paramètre déterminant dans l'évaluation de la qualité d'un véhicule.

Certains constructeurs placent la qualité de vie à bord parmi leurs principaux objectifs stratégiques.

Les normes régissant les niveaux sonores émis dans l'environnement sont de plus en plus sévères.

L'utilisation des technologies de reconnaissance vocale nécessite un faible niveau sonore ambiant dans l'habitacle.



Plastic Omnium pose de la moquette antibruit

En partenariat avec un constructeur, Plastic Omnium, spécialiste des pièces en plastique pour l'automobile, développe actuellement un procédé innovant pour lutter contre une des principales sources sonores : les bruits de roulement.

L'équipementier a en effet eu l'idée de disposer de la moquette dans le panneau de passage de roue. Ce panneau en matière plastique, qui épouse la forme de la roue, n'est habituellement utilisé que pour protéger la carrosserie des agressions causées par la rotation de la roue. Cette moquette en polypropylène recyclé permet, selon Plastic Omnium, de réduire jusqu'à 3 dB(A) le niveau de bruit perçu à l'intérieur de l'habitacle, pour un véhicule roulant à 60 kilomètres/heure. L'efficacité est ciblée sur les hautes fréquences, autour de 1 000 Hertz, qui se transmettent par voie aérienne. La moquette, moulée dans le passage de roue, permet aussi d'amortir le bruit causé par l'impact de gravillons. L'innovation devrait faire sa première apparition sur un véhicule européen de haut de gamme en 2003. P.-Y. B.







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