EP4161789A1 - Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule - Google Patents

Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule

Info

Publication number
EP4161789A1
EP4161789A1 EP21721096.2A EP21721096A EP4161789A1 EP 4161789 A1 EP4161789 A1 EP 4161789A1 EP 21721096 A EP21721096 A EP 21721096A EP 4161789 A1 EP4161789 A1 EP 4161789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
wall
microperforations
mold
tubular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21721096.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jorge GUTIERREZ ROSADO
David NAVARRO BERMEJO
Olivier Tanneau
Julio DÍAZ DE DURANA BAHON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industrias Tecnicas de la Espuma Sl
Hutchinson SA
Original Assignee
Industrias Tecnicas de la Espuma Sl
Hutchinson SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industrias Tecnicas de la Espuma Sl, Hutchinson SA filed Critical Industrias Tecnicas de la Espuma Sl
Publication of EP4161789A1 publication Critical patent/EP4161789A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00507—Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
    • B60H1/00557—Details of ducts or cables
    • B60H1/00564—Details of ducts or cables of air ducts

Definitions

  • TITLE AIR DISTRIBUTION PIPE FOR AN HVAC CIRCUIT
  • the present invention relates in particular to an air distribution pipe for a heating, ventilation and air conditioning circuit of a vehicle, for example a motor vehicle.
  • This circuit is known as the HVAC circuit (acronym for heating, ventilation and air conditioning) and more specifically as the HVAC circuit (acronym for heating, ventilation and air-conditioning).
  • the technical background includes in particular the documents JP-A-2004 116959, WO-A1 -2008/000788, DE-A1-355 36 379 and FR-A1-2 876 172.
  • FIG. 1 An HVAC or HVAC circuit is schematically shown in Figure 1.
  • This type of circuit 10 generally comprises a compressor 12, a condenser 14, an expansion valve 16 and an evaporator 18.
  • a refrigerant fluid (such as R1234yf) first passes through compressor 12 in order to come out as a gas at high pressure.
  • the condenser 14 allows this fluid to pass from the gaseous state to the liquid state. It is during this step that the fluid gives up its thermal energy, before passing through the regulator 16.
  • the regulator 16 makes it possible to drop the pressure of the fluid and consequently its temperature. It also makes it possible to regulate the flow of the fluid in the circuit 10.
  • the evaporator 18 is placed under the dashboard of the vehicle and has two functions: to cool the air entering the passenger compartment and to dry this air. A fan 20 passes outside air through the evaporator 18. This air loses its heat and humidity, before being redistributed into the passenger compartment through a filter and ventilation grilles 22, creating a feeling of freshness.
  • the evaporator 18 is located in a cooling and heating unit 24 which comprises a heating body in the event that the air should instead be heated to heat the passenger compartment of the vehicle.
  • the air is brought from the unit 24 to the grids 22 by air distribution pipes 26, one of which is schematically shown in Figure 2.
  • a distribution pipe 26 can have a complex shape to bypass certain obstacles in its mounting environment. It is generally elongated in shape and comprises a tubular body 28 having an air inlet opening 30 at one end and at least one air outlet opening 32 at its opposite end.
  • the pipe may have a non-circular shape in section.
  • the pipe 32 can be made of a cellular material (or alveolar, commonly called English foam material) and elastically deformable.
  • cellular material is meant a material which comprises open and closed cells or cavities of small size which make it possible to lighten and soften the material.
  • the material is elastically deformable, that is, it is flexible and can recover its original shape after being deformed.
  • the applicant sought a solution for improving an air distribution pipe of an HVAC circuit, in order to attenuate the noise transmitted to the passenger compartment of the vehicle and coming in particular from the fan and the compressor. this circuit.
  • the invention provides a simple, efficient and economical solution to attenuate the noise transmitted through an air distribution pipe of an HVAC system of a vehicle.
  • the present invention relates to an air distribution pipe for an HVAC circuit of a vehicle, this pipe comprising a single tubular wall. monolayer made from a cellular and elastically deformable material, characterized in that said wall comprises acoustic attenuation microperforations, these microperforations extending from at least one of the internal and external surfaces of the wall towards the other of these surfaces, or even to the other of these surfaces.
  • the pipe consists of a single tubular, monolayer wall.
  • the pipe is therefore simple to produce, unlike pipes of the prior art which may have several layers or superimposed walls.
  • the wall of the pipe according to the invention is formed from the cellular and elastically deformable material mentioned above.
  • the pipe has a single layer or wall is advantageous for widening the frequency range of sound attenuation, especially towards low frequencies.
  • a multilayer pipe of the prior art in general has an acoustic attenuation property at medium and high frequencies (typically greater than 800Hz).
  • the pipe according to the invention can, on the contrary, have a wider acoustic attenuation property including at low frequencies (typically up to 50Hz).
  • the pipe according to the invention can have any shape, in particular in section.
  • the pipe is microperforated, the microperforations being produced from the inside and / or the exterior of the pipe and being through or not through.
  • a first remark is that the microperforations therefore extend substantially radially (with respect to the longitudinal or elongation axis of the pipe) over all or part of the extent or the thickness of the pipe, that is to say say over all or part of the thickness of its wall. This first point is important and goes against what a person skilled in the art would consider in order to improve the acoustic properties of the pipe. Indeed, the pipe having the function of distributing air, it would not occur to the idea of a those skilled in the art to pierce the single wall of this pipe at the risk of generating air leaks.
  • the microperforations in the pipe are configured to limit or prevent these leaks. They therefore preferably have a very small size.
  • the passage section of their radially internal ends is zero.
  • their radially internal ends therefore located towards the inside of the pipe, have a passage section which may be zero (due to the elastic return of the material after making the microperforations) or not zero but which is sufficiently small to ensure sufficient sealing of the pipe in use.
  • the microperforations can have passage sections that narrow radially towards the interior of the pipe. In this case, the microperforations have a tapered shape flared outwards.
  • Microperforations may be visible to the naked eye on the outer surface of the pipe. Conversely, the size of the passage section of the radially internal ends of the microperforations may be such that it is not possible to observe with the naked eye whether or not the microperforations open into the interior of the pipe. In other words, even if a light source is disposed inside the pipe, it may not be possible to see this light with the naked eye through the microperforations due to the tight size of the microperforations at their ends. radially internal. As will be mentioned in what follows, the microperforations can be produced by mechanical punching or drilling, for example from outside the pipe.
  • Mechanical punching is an operation during which one or more punches (in the form of a sharp point for example) are engaged in a material to pierce it. Due to the elastic properties of the tube material, the microperforations produced by punching tend to close after withdrawal of the punches, which allows the internal ends of the microperforations to have a reduced passage section.
  • microperforations could be made by laser drilling or other suitable technique.
  • the size of the microperforations can be measured in the free state without pipe stress. Naturally, due to the elastic properties of the material, pulling on the pipe deforms it and can cause this size to increase. However, in operation, the pipe is mounted snug in its surroundings and should not be strained. In other words, the size of the microperforations of the pipe must not vary before and after installation in a vehicle.
  • a pipe according to the invention can have additional gains at low frequencies, typically between 50 and 800Hz.
  • the improved sound attenuation of the pipe according to the invention is related to the effect of sound absorption by the pipe wall. Indeed, the measured absorption values show a good correlation between wall absorption and sound attenuation.
  • the low frequency absorption of a microperforated pipe increases mainly through a dissipative effect in the wall thickness. Transmission through the wall is also increased, but in a secondary way.
  • the pipe according to the invention may include one or more of the following characteristics, taken in isolation from each other or in combination with each other:
  • the microperforations extend from the outer surface towards or up to the inner surface
  • the microperforations extend from the internal surface towards or up to the external surface
  • microperforations extend over only part of the thickness of the wall; - The microperforations extend over the entire thickness of the wall and open onto the internal and external surfaces of the pipe;
  • microperforations have radially internal ends which have a passage section smaller than that of the radially external ends of the microperforations;
  • the microperforations have radially outer ends which have a passage section smaller than that of the radially inner ends of the microperforations;
  • microperforations have radially internal ends which have a passage section smaller than that of the radially external ends of the microperforations; and other microperforations have radially outer ends which have a passage section smaller than that of the radially inner ends of the microperforations;
  • microperforations each have an evolving passage section between their ends;
  • the radially internal ends of the microperforations each have a passage section less than or equal to 1, 5mm 2 , preferably less than or equal to 1mm 2 , and more preferably less than or equal to 0.5mm 2 , when the pipe is at the free state without constraint;
  • the wall comprises a microperforated portion having a perforation rate greater than 2%, and preferably greater than 5%;
  • perforation rate is understood to mean the ratio of the cumulative areas of the microperforations to the area of the portion of the wall considered; these cumulative surfaces are here the passage sections of the microperforations, in particular of their radially outer ends;
  • the wall comprises at least two microperforations per cm 2 , and preferably at least five microperforations per cm 2 ;
  • the radially outer ends of the microperforations have a diameter of between 0.2 and 3mm, preferably between 0.3 and 2.5mm, more preferably between 0.5 and 2mm, and even more preferably between 0.8 and 1.2mm;
  • the microperforations are configured to give the pipe an acoustic attenuation of between 3 and 15dB, preferably between 5 and 15dB, and for example around 10dB, at frequencies below 1000Hz, and for example between 50 and 800Hz;
  • the pipe or its wall has a length greater than or equal to 200mm; the inventors have demonstrated that acoustic attenuation is all the more effective when the pipe or its wall is relatively long (ue);
  • the cellular material has a density between 30 and 300kg / m 3, preferably between 40 and 200kg / m 3, more preferably between 50 and 130 kg / m 3;
  • the wall has a thickness between 1 and 10mm, preferably between 2 and 8mm, and more preferably between 3 and 6mm;
  • the cells of the material have a size of between 0.1 and 3mm, preferably between 0.2 and 2mm, and more preferably between 0.3 and 1.1mm;
  • the material is based on a thermoplastic elastomer
  • the material is a polyolefin, such as polyethylene or polypropylene;
  • the wall comprises at least one portion comprising microperforations and at least one portion devoid of microperforations; as a variant, the wall could be fully perforated;
  • the pipe has an average diameter of between 20 and 250mm approximately, preferably between 40 and 80mm, and more preferably between 50 and 70mm; - the pipe has a length between 100 and 1500mm, preferably between 200 and 800mm, and more preferably between 500 and 700mm.
  • the present invention also relates to an HVAC circuit of a vehicle, comprising at least one pipe as described above, for example just upstream of a ventilation grid.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a pipe as described above, comprising the steps consisting in: a) making the single-layer tubular wall from a cellular and elastically deformable material, and b) making the microperforations in the wall by mechanical punching of the wall radially from the outside of the pipe, or by laser drilling of the wall.
  • microperforations are made from the outside in the first portion of the wall directly in contact with the punches, and that microperforations are made from the inside in the second portion of the wall located opposite the first portion and under the first portion.
  • the wall would then include microperforations with inverted taper or truncation.
  • the wall is produced in step a) by: a1) placing two sheets of cellular and elastically deformable material in a heating and blowing mold, the sheets being superimposed, a2) heating of the sheets in the mold and injection air between the sheets in the mold so as to form a tubular preform, and a3) making the tubular wall from the tubular preform.
  • the wall is produced in step a) by:
  • the tubular preform can be of any shape in section.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of an HVAC or HVAC circuit of a vehicle, in particular an automobile;
  • FIG.2 is a schematic perspective view of an air distribution pipe for a circuit of the type of that of Figure 1, according to the prior art;
  • FIG.3 is a schematic perspective view of an air distribution pipe for a circuit of the type of that of Figure 1, according to an embodiment of the invention
  • Figure 4 is an enlarged view of part of the pipe of Figure 3;
  • Figure 5 is a very schematic sectional view of a pipe according to one embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a very schematic sectional view of a pipe according to an alternative embodiment of the invention.
  • FIG 7 is a very schematic view of a microperforation within the meaning of the invention.
  • Figure 8a includes schematic sectional views of a mold for manufacturing a pipe according to the invention from two sheets, and shows steps of a method of manufacturing the pipe;
  • Figure 8b includes schematic sectional views of a mold for manufacturing a pipe according to the invention by extrusion blow molding, and shows steps of a method of manufacturing the pipe;
  • Figure 9 is a schematic sectional view of a pipe punching tool according to the invention and shows a step in a pipe manufacturing process
  • FIG. 10 is a graph showing the evolution of the acoustic attenuation in dB (called “insertion loss”) of a pipe as a function of the frequency of a sound emission, and shows two curves, respectively a curve for an ideal case and a curve for a pipe of the prior art;
  • FIG. 11 is a graph similar to that of FIG. 10 and showing in particular a curve for a pipe according to the invention;
  • FIG. 12 is a very schematic view of a wall and illustrates a phenomenon of acoustic attenuation by absorption.
  • Figures 3 and 4 illustrate an embodiment of an air distribution pipe 34 for an HVAC or HVAC circuit of a vehicle, for example an automobile.
  • the pipe 34 has a generally elongated shape and comprises a single tubular and monolayer wall 36 which is made from a cellular and elastically deformable material such as a thermoplastic elastomer (PP, PE, etc.).
  • a thermoplastic elastomer PP, PE, etc.
  • the pipe has an average diameter of between approximately 20 and 250mm, preferably between 40 and 80mm, more preferably between 50 and 70mm.
  • the pipe has for example a length between 100 and 1500mm, preferably between 200 and 800mm, and more preferably between 500 and 700mm.
  • the pipe 34 includes an air passage opening at each of its longitudinal ends.
  • the first opening 38 is for example an air inlet opening and the second opening 40 is for example an air outlet opening.
  • the passage sections of the pipe 34 and its openings 38, 40 are not necessarily circular, as in the example shown. Alternatively, the pipe could have two or more air outlet openings.
  • the wall 36 of the pipe 34 is best seen in Figure 5 which is a sectional view of the pipe 34.
  • the wall 36 has a thickness between 1 and 10mm, preferably between 2 and 8mm, and more preferably between 3 and 6mm.
  • the cellular material has a density between 30 and 300kg / m 3, preferably between 40 and 200kg / m 3, more preferably between 50 and 130 kg / m 3 (measured according to EN ISO 845).
  • Cellular material has a elongation at break between 50 and 300%, preferably between 80 and 200%, and more preferably between 100 and 150% (measured according to standard EN ISO 1798).
  • the cellular material has a tensile strength of between 0.2 and 2 MPa, preferably between 0.4 and 1 MPa, and more preferably between 0.5 and 0.8 MPa (measured according to standard EN ISO 1798).
  • the wall 36 includes hollow or empty cells 42 some of which are open and others are closed.
  • the cells 42 located at a distance from the internal 36a and external 36b surfaces of the wall 36 are closed while those 42 located and opening out at the level of the surfaces 36a, 36b are open.
  • the cells 42 have a size of between 1.1 and 3mm, preferably between 0.2 and 2mm, and more preferably between 0.3 and 1.1mm.
  • the wall 36 further comprises microperforations 44 for acoustic attenuation.
  • the wall 36 may include at least one portion 36c comprising microperforations 44 and at least one portion 36d, 36e devoid of microperforations.
  • the wall 36 comprises a middle or intermediate portion 36c comprising microperforations 44, this portion being better visible in FIG. 4, and end portions 36d, 36e comprising the openings 38, 40 which are devoid of microperforations.
  • the microperforations 44 extend over only a part of the thickness of the wall 36, from its outer surface 36b.
  • the microperforations 44 extend over the entire thickness of the wall 36, from its outer surface 36b to its inner surface 36a. It is then said that the microperforations 44 are through.
  • the microperforations 44 have a generally conical or frustoconical shape with a flaring towards the outside (or a narrowing towards the inside), as is schematically. shown in Figure 7.
  • the microperforations 44 have an inward flaring (or outward narrowing).
  • the microperforations 44 could have a more complex shape with a section of evolving shape from one end to the other.
  • Each of the microperforations 44 extend along an X axis of elongation.
  • the X elongation axes of the microperforations 44 can be oriented randomly.
  • the axes of the microperforations are oriented in the radial direction, that is to say each perpendicular to the surface 36b of the wall 36.
  • they could have a certain degree of d. 'inclination with respect to a direction normal to the surface 36b of the wall 36.
  • the microperforations 44 have radially internal ends which have a passage section S1 which may be less than that S2 of the radially external ends of the microperforations.
  • S1 is equal to zero.
  • S1 can be zero or small and for example less than or equal to 1, 5mm 2 , preferably less than or equal to 1mm 2 , and more preferably less than or equal to 0.5mm 2 , when the pipe is in the free state without stress.
  • the passage sections S1, S2 of the microperforations 44 can be chosen according to the density of the material of the wall 36 and the thickness of this wall.
  • the wall comprises at least five microperforations per cm 2 .
  • the radially outer ends of the microperforations 44 have for example a diameter of between 0.2 and 3mm, preferably between 0.3 and 2.5mm, and more preferably between 0.5 and 2mm, and even more preferably between 0.8 and 1, 2mm.
  • the microperforations 44 are preferably configured to give the pipe an acoustic attenuation of about 10dB at frequencies below 1000Hz, and for example between 50 and 800Hz;
  • the present invention also relates to an HVAC or HVAC circuit of a vehicle, comprising at least one pipe 34 as described above, for example just upstream of a ventilation grid 22, as illustrated in Figure 1.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a pipe 34 as described above, comprising the steps of: a) making the single-layer tubular wall 36 from a cellular and elastically deformable material, and b) making the microperforations 44 in the wall 36 by mechanical punching of the wall 36 from the outside of the pipe 34, or by laser drilling of the wall.
  • the steps in Figure 8a illustrate the manufacture of a part by blowing in a mold 50 by means of two sheets 52.
  • the two sheets 52 form the raw material. They are superimposed and preferably of the same dimensions. They can be joined together along two opposite sides 54.
  • the sheets 52 are disposed between the two parts of a mold 50, such as a mold and a counter-mold.
  • the mold 50 is closed and the sheets 52 are heated inside the mold to soften their material, preferably TPE (step 1 top left in Figure 8a).
  • Air is then blown inside the mold 50 (arrow F1), between the sheets 52, to force them to move away from each other and to press against the walls of the mold 50 (step 2 top right in figure 8a).
  • the sheets 52 thus follow the imprint of the mold 50 and adopt their final or almost final shape (step 3 at the bottom left in FIG. 8a).
  • the plating of the sheets 52 against the walls of the mold 50 can be facilitated by sucking in the air (arrows F2) and creating a partial vacuum between the walls of the mold 50 and the sheets 52.
  • the part obtained is in the form of a preform which can undergo finishing operations to obtain the aforementioned wall 36, such as deburring or machining operations, for example.
  • the wall 36 of the pipe 34 is produced by extrusion blow molding. This technique consists of making a parison 55 which is then positioned and held in a mold 50. Air is injected (arrows F1) into the parison 55 so that it conforms to the shape of the internal cavity of the mold. After cooling, the preform obtained can undergo finishing operations as mentioned in the above.
  • the parison material comprises cells which are obtained by injection of gas at the level of the extrusion screw.
  • the expansion rate of the material varies in theory from 1.5 times to 3 times for PE and from 1.5 to 4 times for PP. This leads to final densities of between 200 and 400 kg / m 3 .
  • the cells obtained by this method are closed and generally smaller in size than those obtained by the other method (using two sheets).
  • the pipes obtained by extrusion blow molding are denser and more rigid than those made by the other process (sheet molding).
  • FIG. 9 illustrates an example of a mechanical punching tool 56.
  • the wall 36 can be mounted between two jaws of the tool 56, each of these jaws comprising punches 58 configured to pierce or pierce the wall 36, as mentioned above.
  • the pipe 34 Prior to punching, the pipe 34 is mounted on and along a support 59 which preferably has a shape complementary to the interior of the pipe.
  • the wall 36 of the pipe 34 can be held fixedly on this support by suction or mechanical fixing.
  • the punching of the pipe 34 can be done in one go by simultaneously moving the jaws on the pipe, or in two times (or more when there are more than two jaws), by moving the jaws one after the other.
  • the movement of the jaws and of the tool can be carried out parallel to the same direction so that the microperforations are all substantially parallel.
  • at least some microperforations could have a different orientation and the movement of the jaws and the tool would be performed according to that orientation.
  • the movement of the jaws and of the tool in general can be carried out electromechanically, hydraulically or automatically (by a robot for example).
  • the punches 58 When the punches 58 are withdrawn from the wall 36 of the pipe, the pipe material will shrink by springback due to its elastic properties. The microperforations thus produced will then have transverse dimensions smaller than that of the punches 58.
  • the punches 58 have the general shape of a point or of a needle, the free end of which can be tapered.
  • only one of the jaws of the tool could be used to pierce the pipe and make the microperforations.
  • This single jaw could be used to drill two opposite sides of the pipe.
  • a first side of the pipe would be perforated, as mentioned in the above (from the outside to the inside of the pipe), and the jaw would be moved further towards the pipe so that its punches pass through the pipe and puncture the opposite side (from the inside to the outside). The pipe could then be crushed during this perforation.
  • microperforations would be achieved by laser drilling, inserting a tool into the pipe and moving that tool from the inside to the outside of the pipe, etc.
  • Figure 10 is a graph showing the change in sound attenuation in dB (called “insertion loss” according to the above standard) of pipes as a function of the frequency of a sound emission.
  • a pipe typically exhibits a significant IL of 800 to 10,000Hz. Indeed, we see that, at low frequencies (50 to 800Hz approximately), curve C2 is below curve C1, which means that the acoustic attenuation obtained with the pipe does not meet the manufacturer's expectations.
  • FIG 11 shows, in addition to the two curves C1 and C2:
  • a pipe according to the invention can be defined as a dissipative silencer which allows a treatment dissipating acoustic energy in or through its wall.
  • the dissipation linked to the wall is quantified by its absorption.
  • P 2 i P 2 R + P 2 D + P 2 T
  • the absorption coefficient with Pi and Pi which are the amplitudes of acoustic pressure (associated with the waves) reflected and incident (cf. figure 12).
  • Poe t P T are the amplitudes of the diffused and transmitted sound pressure.
  • Attenuation in dB “1.5 ⁇ La with P the treated perimeter of the section of the duct (m), S its section (m 2 ) and L the treated length. The performance therefore depends directly on the treated surface of the duct with significant absorption.
  • the absorption of a wall can come from a part dissipated in the thickness of the wall but also by simple transparency.
  • the absorption of a cell wall or foam should therefore be measured on a test configuration allowing transmission through the wall.
  • the complete balance (at normal incidence) is measured by following the method of standard ASTM E2611.
  • the parameters which influence the acoustic attenuation are the dimensions of the microperforations and the rate of perforation of the wall (area of the cross-section of the microperforations on a given surface).
  • the radially internal ends of the microperforations (44) have a passage section (S1) less than or equal to 1.5mm 2 , preferably less than or equal to 1mm 2 , and more preferably less than or equal to 0.5mm 2 , when the pipe (34) is in the free state without stress.
  • the rate of perforation is at least 2%, and preferably greater than 5%.
  • the diameter of the microperforations should be between 0.2 and 3mm, preferably between 0.3 and 2.5mm, more preferably between 0.5 and 2mm, and even more preferably between 0.8 and 1.2mm.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Supports For Pipes And Cables (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Duct Arrangements (AREA)

Abstract

Tuyau (34) de distribution d'air pour un circuit CVC d'un véhicule, ce tuyau (34) comportant une unique paroi (36) tubulaire monocouche réalisée à partir d'un matériau cellulaire et élastiquement déformable, ladite paroi (36) comprend des microperforations d'atténuation acoustique, ces microperforations s'étendant depuis au moins une des surfaces interne et externe de la paroi (36) en direction de l'autre de ces surfaces, voire jusqu'à l'autre de ces surfaces.

Description

DESCRIPTION
TITRE : TUYAU DE DISTRIBUTION D’AIR POUR UN CIRCUIT CVC
D’UN VEHICULE
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne notamment un tuyau de distribution d’air pour un circuit de chauffage, ventilation et climatisation d’un véhicule par exemple automobile. Ce circuit est connu sous le nom de circuit CVC (acronyme de chauffage, ventilation et climatisation) et plus particulièrement de circuit HVAC (acronyme de l’anglais heating, ventilation and air- conditioning).
Arrière-plan technique
L’arrière-plan technique comprend notamment les documents JP-A-2004 116959, WO-A1 -2008/000788, DE-A1-355 36 379 et FR-A1-2 876 172.
Un circuit CVC ou HVAC est schématiquement représenté à la figure 1 . Ce type de circuit 10 comprend en général un compresseur 12, un condenseur 14, un détendeur 16 et un évaporateur 18.
Un fluide réfrigérant (tel que le R1234yf) passe tout d’abord par le compresseur 12 afin de ressortir à l’état gazeux à haute pression. Le condenseur 14 permet de faire passer ce fluide de l’état gazeux à l’état liquide. C’est durant cette étape que le fluide cède son énergie thermique, avant de traverser le détendeur 16.
Le détendeur 16 permet de faire chuter la pression du fluide et par conséquent sa température. Il permet également de réguler le débit du fluide dans le circuit 10. L’évaporateur 18 est placé sous la planche de bord du véhicule et a deux fonctions : refroidir l’air entrant dans l’habitacle et assécher cet air. Un ventilateur 20 fait passer de l’air extérieur à travers l’évaporateur 18. Cet air perd de sa chaleur et de son humidité, avant d’être rediffusé dans l’habitacle à travers un filtre et des grilles de ventilation 22, créant une sensation de fraîcheur. L’évaporateur 18 est situé dans une unité 24 de refroidissement et de chauffage qui comprend un corps de chauffe dans le cas où l’air devrait au contraire est réchauffé pour chauffer l’habitable du véhicule. L’air est amené de l’unité 24 vers les grilles 22 par des tuyaux 26 de distribution d’air dont un est schématiquement représenté à la figure 2.
Un tuyau de distribution 26 peut avoir une forme complexe pour contourner certains obstacles de son environnement de montage. Il a une forme générale allongée et comprend un corps tubulaire 28 comportant une ouverture 30 d’entrée d’air à une extrémité et au moins une ouverture 32 de sortie d’air à son extrémité opposée. Le tuyau peut avoir en section une forme non circulaire.
Le tuyau 32 peut être réalisé dans un matériau cellulaire (ou alvéolaire, appelé couramment foam materialen anglais) et élastiquement déformable. Dans la présente demande, on entend par matériau cellulaire, un matériau qui comprend des cellules ou cavités ouvertes et fermées de faible taille qui permettent d’alléger et d’assouplir le matériau. Le matériau est élastiquement déformable, c’est-à-dire qu’il est souple et peut récupérer sa forme initiale après avoir été déformé.
Dans le but d’améliorer constamment les conditions de transport du conducteur et des passagers du véhicule, il est important de diminuer au maximum les nuisances sonores du moteur et des équipements du véhicule. Dans ce contexte, la demanderesse a cherché une solution d’amélioration d’un tuyau de distribution d’air d’un circuit CVC, afin d’atténuer le bruit transmis à l’habitable du véhicule et provenant notamment du ventilateur et du compresseur de ce circuit.
Résumé de l'invention
L’invention propose une solution simple, efficace et économique pour atténuer le bruit transmis par un tuyau de distribution d’air d’un circuit CVC d'un véhicule.
La présente invention concerne un tuyau de distribution d’air pour un circuit CVC d’un véhicule, ce tuyau comportant une unique paroi tubulaire monocouche réalisée à partir d’un matériau cellulaire et élastiquement déformable, caractérisé en ce que ladite paroi comprend des microperforations d’atténuation acoustique, ces microperforations s’étendant depuis au moins une des surfaces interne et externe de la paroi en direction de l’autre de ces surfaces, voire jusqu’à l’autre de ces surfaces.
Il est tout d’abord important de noter que le tuyau comprend une unique paroi tubulaire et monocouche. Le tuyau est donc simple à réaliser au contraire de tuyaux de la technique antérieure qui peuvent présenter plusieurs couches ou parois superposées. La paroi du tuyau selon l’invention est formée à partir du matériau cellulaire et élastiquement déformable évoqué dans ce qui précède.
Le fait que le tuyau ait une seule couche ou paroi est avantageux pour élargir la plage de fréquences d’atténuation acoustique, en particulier vers les basses fréquences. En effet, un tuyau multicouche de la technique antérieure a en général une propriété d’atténuation acoustique à des moyennes et hautes fréquences (typiquement supérieures à 800Hz). Le tuyau selon l’invention peut au contraire avoir une propriété d’atténuation acoustique plus élargie y compris à des basses fréquences (typiquement jusqu’à 50Hz).
Le tuyau selon l’invention peut avoir n’importe quelle forme, en particulier en section.
Selon l’invention, le tuyau est microperforé, les microperforations étant réalisées depuis l’intérieur et/ou l’extérieur du tuyau et étant traversantes ou non traversantes. Une première remarque est que les microperforations s’étendent donc sensiblement radialement (par rapport à l’axe longitudinal ou d’allongement du tuyau) sur toute ou partie de l’étendue ou de l’épaisseur du tuyau, c’est-à-dire sur toute ou partie de l’épaisseur de sa paroi. Ce premier point est important et va à l’encontre de ce qu’un homme du métier envisagerait pour améliorer les propriétés acoustiques du tuyau. En effet, le tuyau ayant pour fonction de distribuer de l’air, il ne viendrait pas à l’idée d’un homme du métier de percer la paroi unique de ce tuyau au risque de générer des fuites d’air.
Compte tenu des pressions et des débits d’air d’un circuit CVC, les microperforations du tuyau sont configurées pour limiter ou empêcher ces fuites. Elles ont donc de préférence une taille très petite. Lorsque les microperforations sont non traversantes, on comprend que la section de passage de leurs extrémités radialement internes est nulle. Lorsque les microperforations sont traversantes, leurs extrémités radialement internes, situées donc vers l’intérieur du tuyau, ont une section de passage qui peut être nulle (du fait du retour élastique de la matière après réalisation des microperforations) ou non nulle mais qui est suffisamment petite pour garantir une étanchéité suffisante du tuyau en utilisation. Les microperforations peuvent avoir des sections de passage qui se rétrécissent radialement vers l’intérieur du tuyau. Les microperforations ont alors dans ce cas une forme tronconique évasée vers l’extérieur.
Les microperforations peuvent être visibles à l’œil nu sur la surface externe du tuyau. A contrario, la taille de la section de passage des extrémités radialement internes des microperforations peut être telle qu’il n’est pas possible de constater à l’œil nu que les microperforations débouchent ou non à l’intérieur du tuyau. Autrement dit, même si une source de lumière est disposée à l’intérieur du tuyau, il peut ne pas être possible de voir à l’œil nu cette lumière à travers les microperforations du fait de la taille resserrée des microperforations au niveau de leurs extrémités radialement internes. Comme cela sera évoqué dans ce qui suit, les microperforations peuvent être réalisées par poinçonnage mécanique ou perçage par exemple depuis l’extérieur du tuyau. Le poinçonnage mécanique est une opération pendant laquelle un ou plusieurs poinçons (en forme de pointe effilée par exemple) sont engagés dans un matériau pour le percer. Du fait des propriétés élastiques du matériau du tube, les microperforations réalisées par poinçonnage ont tendance à se refermer après retrait des poinçons, ce qui permet aux extrémités internes des microperforations d’avoir une section de passage réduite.
En variante, les microperforations pourraient être réalisées par perçage laser ou autre technique appropriée.
La taille des microperforations peut être mesurée à l’état libre sans contrainte du tuyau. Naturellement, du fait des propriétés élastiques du matériau, une traction sur le tuyau le déforme et peut entraîner une augmentation de cette taille. Toutefois, en fonctionnement, le tuyau est monté ajusté dans son environnement et ne doit pas être contraint. Autrement dit, la taille des microperforations du tuyau ne doit pas varier avant et après montage dans un véhicule.
Des tests d’atténuation acoustique ont été réalisés et ont démontré qu’un tuyau selon l’invention peut avoir des gains supplémentaires à des basses fréquences, typiquement entre 50 et 800Hz. L’atténuation acoustique améliorée du tuyau selon l’invention est liée à l’effet d’absorption du bruit par la paroi du tuyau. En effet, les valeurs d’absorption mesurées montrent une bonne corrélation entre absorption de paroi et atténuation acoustique. L’absorption basse fréquence d’un tuyau microperforé augmente principalement par un effet dissipatif dans l’épaisseur de paroi. Une transmission au travers de la paroi est également augmentée mais de manière secondaire.
Le tuyau selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
-- les microperforations s’étendent depuis la surface externe en direction de ou jusqu’à la surface interne ;
-- les microperforations s’étendent depuis la surface interne en direction de ou jusqu’à la surface externe ;
- les microperforations s’étendent sur une partie seulement de l’épaisseur de la paroi ; - les microperforations s’étendent sur toute l’épaisseur de la paroi et débouchent sur les surfaces interne et externe du tuyau ;
- les microperforations comportent des extrémités radialement internes qui ont une section de passage inférieure à celle des extrémités radialement externes des microperforations ;
-- les microperforations comportent des extrémités radialement externes qui ont une section de passage inférieure à celle des extrémités radialement internes des microperforations ;
-- certaines des microperforations comportent des extrémités radialement internes qui ont une section de passage inférieure à celle des extrémités radialement externes des microperforations ; et d’autres microperforations comportent des extrémités radialement externes qui ont une section de passage inférieure à celle des extrémités radialement internes des microperforations ;
-- les microperforations ont chacune une section de passage évolutive entre leurs extrémités ;
- les extrémités radialement internes des microperforations ont chacune une section de passage inférieure ou égale à 1 ,5mm2, de préférence inférieure ou égale à 1mm2, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5mm2, lorsque le tuyau est à l’état libre sans contrainte ;
- la paroi comprend une portion microperforée ayant un taux de perforation supérieur à 2%, et de préférence supérieur à 5% ; dans la présente demande, on entend par « taux de perforation », le rapport des surfaces cumulées des microperforations sur la surface de la portion de la paroi considérée ; ces surfaces cumulées sont ici les sections de passage des microperforations en particulier de leurs extrémités radialement externes ;
- la paroi comprend au moins deux microperforations au cm2, et de préférence au moins cinq microperforations par cm2 ;
- les extrémités radialement externes des microperforations ont un diamètre compris entre 0,2 et 3mm, de préférence entre 0,3 et 2,5mm, plus préférentiellement entre 0,5 et 2mm, et encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1 ,2mm ;
- les microperforations sont configurées pour conférer au tuyau une atténuation acoustique comprise entre 3 et 15db, de préférence entre 5 et 15dB, et par exemple d’environ 10dB, à des fréquences inférieures à 1000Hz, et par exemple comprises entre 50 et 800Hz ;
-- le tuyau ou sa paroi a une longueur supérieure ou égale à 200mm ; les inventeurs ont démontré que l’atténuation acoustique est d’autant plus efficace lorsque le tuyau ou sa paroi est relativement long(ue) ;
- le matériau cellulaire a une densité comprise entre 30 et 300kg/m3, de préférence entre 40 et 200kg/m3, et plus préférentiellement entre 50 et 130 kg/m3 ;
- la paroi a une épaisseur comprise entre 1 et 10mm, de préférence entre 2 et 8mm, et plus préférentiellement entre 3 et 6mm ;
- les cellules du matériau ont une taille comprise entre 0,1 et 3mm, de préférence entre 0,2 et 2mm, et plus préférentiellement entre 0,3 et 1 ,1mm ;
- le matériau est à base d’un élastomère thermoplastique ;
- le matériau est une polyoléfine, tel que du polyéthylène ou du polypropylène ;
- la paroi comprend au moins une portion comportant des microperforations et au moins une portion dépourvue de microperforations ; en variante, la paroi pourrait être intégralement perforée ;
-- le tuyau a un diamètre moyen compris entre 20 et 250mm environ, de préférence entre 40 et 80mm, et plus préférentiellement entre 50 et 70mm ; -- le tuyau a une longueur comprise entre 100 et 1500mm, de préférence entre 200 et 800mm, et plus préférentiellement entre 500 et 700mm.
La présente invention concerne également un circuit CVC d’un véhicule, comportant au moins un tuyau tel que décrit ci-dessus, par exemple juste en amont d’une grille de ventilation.
La présente invention concerne encore un procédé de fabrication d’un tuyau tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes consistant à : a) réaliser la paroi tubulaire monocouche à partir d’un matériau cellulaire et élastiquement déformable, et b) réaliser les microperforations dans la paroi par poinçonnage mécanique de la paroi radialement depuis l’extérieur du tuyau, ou par perçage laser de la paroi.
Dans le cas où le tuyau ou la paroi serait comprimé lors du poinçonnage, il est possible que des microperforations soient réalisées depuis l’extérieur dans la première portion de la paroi directement au contact des poinçons, et que des microperforations soient réalisées depuis l’intérieur dans la seconde portion de la paroi située à l’opposé de la première portion et sous la première portion. La paroi comprendrait alors des microperforations avec des conicités ou tronconicités inversées.
Avantageusement, la paroi est réalisée à l’étape a) par : a1 ) disposition de deux feuilles de matériau cellulaire et élastiquement déformable dans un moule de chauffage et de soufflage, les feuilles étant superposées, a2) chauffage des feuilles dans le moule et injection d’air entre les feuilles dans le moule de façon à former une préforme tubulaire, et a3) réalisation de la paroi tubulaire à partir de la préforme tubulaire.
En variante, la paroi est réalisée à l’étape a) par :
A1 ) extrusion d’une paraison et positionnement de la paraison dans un moule,
A2) injection d’air dans la paraison de façon à former une préforme tubulaire, et
A3) réalisation de la paroi tubulaire à partir de la préforme tubulaire.
La préforme tubulaire peut avoir n’importe quelle forme en section.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : [Fig.1 ] la figure 1 est une vue schématique en perspective d’un circuit CVC ou HVAC d’un véhicule, en particulier automobile ;
[Fig.2] la figure 2 est une vue schématique en perspective d’un tuyau de distribution d’air pour un circuit du type de celui de la figure 1 , selon la technique antérieure ;
[Fig.3] la figure 3 est une vue schématique en perspective d’un tuyau de distribution d’air pour un circuit du type de celui de la figure 1 , selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig.4] la figure 4 est une vue à plus grande échelle d’une partie du tuyau de la figure 3 ;
[Fig.5] la figure 5 est une vue très schématique en coupe d’un tuyau selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig.6] la figure 6 est une vue très schématique en coupe d’un tuyau selon une variante de réalisation de l’invention ;
[Fig7] la figure 7 est une vue très schématique d’une microperforation au sens de l’invention ;
[Fig.8a] la figure 8a comprend des vues schématiques en coupe d’un moule de fabrication d’un tuyau selon l’invention à partir de deux feuilles, et représentent des étapes d’un procédé de fabrication du tuyau ;
[Fig.8b] la figure 8b comprend des vues schématiques en coupe d’un moule de fabrication d’un tuyau selon l’invention par extrusion-soufflage, et représentent des étapes d’un procédé de fabrication du tuyau ;
[Fig.9] la figure 9 est une vue schématique en coupe d’un outil de poinçonnage d’un tuyau selon l’invention et représente une étape d’un procédé de fabrication du tuyau ;
[Fig.10] la figure 10 est un graphe montrant l’évolution de l’atténuation acoustique en dB (appelée « perte par insertion ») d’un tuyau en fonction de la fréquence d’une émission sonore, et montre deux courbes, respectivement une courbe pour un cas idéal et une courbe pour un tuyau de la technique antérieure ; [Fig.11 ] la figure 11 est un graphe similaire à celui de la figure 10 et montrant notamment une courbe pour un tuyau selon l’invention ; et [Fig.12] la figure 12 est une vue très schématique d’une paroi et illustre un phénomène d’atténuation acoustique par absorption.
Description détaillée de l'invention
Les figures 1 et 2 ont été décrites dans ce qui précède.
Les figures 3 et 4 illustrent un mode de réalisation d’un tuyau 34 de distribution d’air pour un circuit CVC ou HVAC d’un véhicule, par exemple automobile.
Le tuyau 34 a une forme générale allongée et comprend une unique paroi 36 tubulaire et monocouche qui est réalisée à partir d’un matériau cellulaire et élastiquement déformable tel qu’un élastomère thermoplastique (PP, PE, etc.).
A titre d’exemple, le tuyau a un diamètre moyen compris entre 20 et 250mm environ, de préférence entre 40 et 80mm, plus préférentiellement entre 50 et 70mm. Le tuyau a par exemple une longueur comprise entre 100 et 1500mm, de préférence entre 200 et 800mm, et plus préférentiellement entre 500 et 700mm.
Le tuyau 34 comprend une ouverture de passage d’air à chacune de ses extrémités longitudinales. La première ouverture 38 est par exemple une ouverture d’entrée d’air et la seconde ouverture 40 est par exemple une ouverture de sortie d’air. Les sections de passage du tuyau 34 et de ses ouvertures 38, 40 ne sont pas forcément circulaires, comme dans l’exemple représenté. En variante, le tuyau pourrait comprendre deux ou plus ouvertures de sortie d’air.
La paroi 36 du tuyau 34 est mieux visible à la figure 5 qui est une vue en coupe du tuyau 34. La paroi 36 a une épaisseur comprise entre 1 et 10mm, de préférence entre 2 et 8mm, et plus préférentiellement entre 3 et 6mm. Le matériau cellulaire a une densité comprise entre 30 et 300kg/m3, de préférence entre 40 et 200kg/m3, et plus préférentiellement entre 50 et 130 kg/m3 (mesurée selon la norme EN ISO 845). Le matériau cellulaire a une élongation à la rupture comprise entre 50 et 300%, de préférence entre 80 et 200%, et plus préférentiellement entre 100 et 150% (mesurée selon la norme EN ISO 1798). Le matériau cellulaire a une résistance à la traction comprise entre 0,2 et 2MPa, de préférence entre 0,4 et 1 MPa, et plus préférentiellement entre 0,5 et 0,8MPa (mesurée selon la norme EN ISO 1798).
La paroi 36 comprend des cellules 42 creuses ou vides dont certaines sont ouvertes et d’autres sont fermées. En particulier, les cellules 42 situées à distance des surfaces interne 36a et externe 36b de la paroi 36 sont fermées alors que celles 42 situées et débouchant au niveau des surfaces 36a, 36b sont ouvertes. Les cellules 42 ont une taille comprise entre 1 ,1 et 3mm, de préférence entre 0,2 et 2mm, et plus préférentiellement entre 0,3 et 1 ,1 mm. Selon l’invention, la paroi 36 comprend en outre des microperforations 44 d’atténuation acoustique.
La paroi 36 peut comprendre au moins une portion 36c comportant des microperforations 44 et au moins une portion 36d, 36e dépourvue de microperforations. Dans l’exemple représenté, la paroi 36 comprend une portion 36c médiane ou intermédiaire comportant des microperforations 44, cette portion étant mieux visible à la figure 4, et des portions d’extrémité 36d, 36e comportant les ouvertures 38, 40 qui sont dépourvues de microperforations.
Selon un premier mode de réalisation du tuyau 34 représenté à la figure 5, les microperforations 44 s’étendent sur une partie seulement de l’épaisseur de la paroi 36, depuis sa surface externe 36b.
Selon un second mode de réalisation du tuyau représenté à la figure 6, les microperforations 44 s’étendent sur toute l’épaisseur de la paroi 36, depuis sa surface externe 36b jusqu’à sa surface interne 36a. On dit alors que les microperforations 44 sont traversantes.
Quel que soit le mode de réalisation adopté, les microperforations 44 ont une forme générale conique ou tronconique avec un évasement vers l’extérieur (ou un rétrécissement vers l’intérieur), comme cela est schématiquement représenté à la figure 7. En variante, les microperforations 44 ont un évasement vers l’intérieur (ou un rétrécissement vers l’extérieur). Dans encore une autre variante, les microperforations 44 pourraient avoir une forme plus complexe avec une section de forme évolutive d’une extrémité à l’autre.
Chacune des microperforations 44 s’étend le long d’un axe d’allongement X. Les axes d’allongement X des microperforations 44 peuvent être orientés de manière aléatoire. En variante et de manière préférée, les axes des microperforations sont orientées en direction radiale, c’est-à-dire chacun de manière perpendiculaire à la surface 36b de la paroi 36. Dans encore une autre variante, elles pourraient avoir un certain degré d’inclinaison par rapport à une direction normale à la surface 36b de la paroi 36.
Les microperforations 44 comportent des extrémités radialement internes qui ont une section de passage S1 qui peut être inférieure à celle S2 des extrémités radialement externes des microperforations. Dans le cas où les microperforations sont non traversantes (figure 5), S1 est égal à zéro. Dans le cas où les microperforations sont traversantes, S1 peut être nul ou faible et par exemple inférieure ou égale à 1 ,5mm2, de préférence inférieure ou égale à 1mm2, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5mm2, lorsque le tuyau est à l’état libre sans contrainte.
Les sections de passage S1 , S2 des microperforations 44 peuvent être choisies en fonction de la densité du matériau de la paroi 36 et de l’épaisseur de cette paroi.
Plus les microperforations 44 sont nombreuses, et plus l’atténuation acoustique est optimisée. Avantageusement, la paroi comprend au moins cinq microperforations par cm2.
Les extrémités radialement externes des microperforations 44 ont par exemple un diamètre compris entre 0,2 et 3mm, de préférence entre 0,3 et 2,5mm, et plus préférentiellement entre 0,5 et 2mm, et encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1 ,2mm. Les microperforations 44 sont de préférence configurées pour conférer au tuyau une atténuation acoustique d’environ 10dB à des fréquences inférieures à 1000Hz, et par exemple comprises entre 50 et 800Hz ;
La présente invention concerne également un circuit CVC ou HVAC d’un véhicule, comportant au moins un tuyau 34 tel que décrit ci-dessus, par exemple juste en amont d’un grille de ventilation 22, comme illustré à la figure 1.
La présente invention concerne encore un procédé de fabrication d’un tuyau 34 tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes consistant à : a) réaliser la paroi tubulaire 36 monocouche à partir d’un matériau cellulaire et élastiquement déformable, et b) réaliser les microperforations 44 dans la paroi 36 par poinçonnage mécanique de la paroi 36 depuis l’extérieur du tuyau 34, ou par perçage laser de la paroi.
En ce qui concerne la première étape, celle-ci est de préférence mise en œuvre par les étapes illustrées à la figure 8a. Les étapes de la figure 8a illustrent la fabrication d’une pièce par soufflage dans un moule 50 au moyen de deux feuilles 52. Les deux feuilles 52 forment la matière première. Elles sont superposées et de préférence de même dimensions. Elles peuvent être solidarisées l’une à l’autre le long de deux côtés 54 opposés. Les feuilles 52 sont disposées entre les deux parties d’un moule 50, tel qu’un moule et un contre-moule. Le moule 50 est fermé et les feuilles 52 sont chauffées à l’intérieur du moule pour ramollir leur matériau, de préférence en TPE (étape 1 en haut à gauche à la figure 8a).
De l’air est ensuite insufflé à l’intérieur du moule 50 (flèche F1 ), entre les feuilles 52, pour les forcer à s’écarter l’une de l’autre et à se plaquer contre les parois du moule 50 (étape 2 en haut à droite à la figure 8a). Les feuilles 52 épousent ainsi l’empreinte du moule 50 et adoptent leur forme définitive ou quasi définitive (étape 3 en bas à gauche à la figure 8a). Le plaquage des feuilles 52 contre les parois du moule 50 peut être facilité en aspirant l’air (flèches F2) et en créant un vide partiel entre les parois du moule 50 et les feuilles 52.
L’injection d’air et/ou l’aspiration d’air est/sont maintenu(s) et le chauffage des feuilles 52 est arrêté de façon à ce que les feuilles refroidissent et se figent dans la nouvelle forme imposée par le moule 50. Le moule 50 est alors ouvert et la pièce ainsi formée peut être retirée (étape 4 en bas à droite à la figure 8a).
A l’issue de cette étape 4, la pièce obtenue se présente sous la forme d’une préforme qui peut subir des opérations de finition pour obtenir la paroi 36 précitée, telles que des opérations d’ébavurage ou d’usinage par exemple. Dans une variante représentée à la figure 8b, la paroi 36 du tuyau 34 est réalisée par extrusion-soufflage. Cette technique consiste à fabriquer une paraison 55 qui est ensuite positionnée et maintenue dans un moule 50. De l’air est injecté (flèches F1) dans la paraison 55 de façon à ce qu’elle épouse la forme de la cavité interne du moule. Après refroidissement, la préforme obtenue peut subir des opérations de finition comme évoqué dans ce qui précède.
Le matériau de la paraison comprend des cellules qui sont obtenues par injection de gaz au niveau de la vis d’extrusion. Dans le cas d’un tuyau de distribution d’air, le taux d’expansion de la matière varie en théorie de 1 ,5 fois à 3 fois pour le PE et de 1 ,5 à 4 fois pour le PP. Ceci conduit à des densités finales comprises entre 200 et 400 kg/m3.
Les cellules obtenues par ce procédé sont fermées et en général de taille plus petite que celles obtenues par l’autre procédé (utilisation de deux feuilles). Intrinsèquement, les tuyaux obtenus par extrusion-soufflage sont plus denses et plus rigides que ceux réalisés par l’autre procédé (moulage de feuilles).
Le tuyau 34 est ensuite réalisé par mise en œuvre de l’étape b) de poinçonnage mécanique de la paroi 36, pour former le tuyau 34 selon l’invention. La figure 9 illustre un exemple d’outil 56 de poinçonnage mécanique. La paroi 36 peut être montée entre deux mâchoires de l’outil 56, chacune de ces mâchoires comportant des poinçons 58 configurés pour percer ou transpercer la paroi 36, comme évoqué dans ce qui précède.
Avant le poinçonnage, le tuyau 34 est monté sur et le long d’un support 59 qui a de préférence une forme complémentaire de l’intérieur du tuyau. La paroi 36 du tuyau 34 peut être maintenue fixement sur ce support par aspiration ou fixation mécanique.
Le poinçonnage du tuyau 34 peut être réalisé en une seule fois par déplacement simultanée des mâchoires sur le tuyau, ou bien en deux fois (ou plus lorsqu’il y a plus de deux mâchoires), en déplaçant les mâchoires l’une après l’autre.
Le déplacement des mâchoires et de l’outil peut être réalisé parallèlement à une même direction de façon à ce que les microperforations soient toutes sensiblement parallèles. En variante, au moins certaines microperforations pourraient avoir une orientation différente et le déplacement des mâchoires et de l’outil serait réalisé en fonction de cette orientation.
Le déplacement des mâchoires et de l’outil en général peut être réalisé de manière électromécanique, de manière hydraulique ou de manière automatisée (par un robot par exemple).
Lors du retrait des poinçons 58 de la paroi 36 du tuyau, le matériau du tuyau va se retreindre par retour élastique du fait de ses propriétés élastiques. Les microperforations produites ainsi auront alors des dimensions transversales inférieures à celle des poinçons 58. Les poinçons 58 ont une forme générale en pointe ou d’aiguille dont l’extrémité libre peut être effilée.
Dans une autre variante non représentée, une seule des mâchoires de l’outil pourrait être utilisée pour percer le tuyau et réaliser les microperforations. Cette mâchoire unique pourrait être utilisée pour percer deux côtés opposés du tuyau. Un premier coté du tuyau serait perforé, comme évoqué dans ce qui précède (de l’extérieur vers l’intérieur du tuyau), et la mâchoire serait davantage déplacée vers le tuyau de façon à ce que ses poinçons traversent le tuyau et perforent le côté opposé (de l’intérieur vers l’extérieur). Le tuyau pourrait alors être écrasé lors de cette perforation.
Dans encore d’autres variantes, les microperforations seraient réalisées par perçage laser, par insertion d’un outil dans le tuyau et déplacement de cet outil depuis l’intérieur vers l’extérieur du tuyau, etc.
Des tests de performance en atténuation acoustique ont été réalisés à la fois sur des tuyaux classiques (non microperforés) et des tuyaux microperforés selon l’invention.
Les tests ont été réalisés conformément à la norme ASTM E2611-09 et à la norme NF EN ISO 7235.
La figure 10 est un graphe montrant l’évolution de l’atténuation acoustique en dB (appelée « perte par insertion » selon la norme précitée) de tuyaux en fonction de la fréquence d’une émission sonore.
D’un point de vue scientifique, l’atténuation est quantifiée par la perte par insertion ( Insertion Loss = IL en dB) qui est une différence de niveau de bruit constaté en un point (ou zone d’observation) entre deux configurations : une configuration de référence (exemple : circuit avec un tuyau classique), et une configuration de test (circuit avec le tuyau selon l’invention).
La figure 10 montre deux courbes :
- une courbe C1 correspondant à un tuyau idéal et en particulier aux attentes d’un constructeur automobile, et
- une courbe C2 correspondant à un tuyau de la technique antérieure, c’est à dire un tuyau sans microperforation.
Un tuyau présente typiquement un IL significatif de 800 à 10.000Hz. En effet, on constate que, à basses fréquences (50 à 800Hz environ), la courbe C2 est en dessous de la courbe C1 , ce qui signifie que l’atténuation acoustique obtenue avec le tuyau ne répond aux attentes du constructeur.
La figure 11 montre, en plus des deux courbes C1 et C2 :
- une courbe C3 correspondant à un tuyau microperforé selon l’invention.
La microperforation de la paroi du tuyau permet des gains supplémentaires de 50 à 800Hz. En effet, on constate que, à basses fréquences (50 à 80Hz environ), la courbe C3 est au-dessus de la courbe C1, ce qui signifie que l’atténuation acoustique obtenue avec le tuyau est conforme aux attentes du constructeur.
Les propriétés d’atténuation acoustique du tuyau selon l’invention peuvent être expliquées de la façon suivante.
Un tuyau selon l’invention peut être défini comme un silencieux dissipatif qui permet un traitement dissipant l’énergie acoustique dans ou au travers sa paroi.
La dissipation liée à la paroi est quantifiée par son absorption. En considérant l’équilibre de puissance P2i = P2 R + P2 D + P2 T, le coefficient d’absorption avec Pi et Pi qui sont les amplitudes de pression acoustique (associées aux ondes) réfléchie et incidente (cf. figure 12). Poe t PT sont les amplitudes de pression acoustique diffusée et transmise. On estime de manière très approximative l’atténuation acoustique d’un traitement dissipatif par la formule empirique de Piening :
Atténuation en dB (IL par exemple) : « 1.5 ^La avec P le périmètre traité de la section du conduit (m), S sa section (m2) et L la longueur traitée. La performance dépend donc directement de la surface traitée du conduit avec une absorption significative.
L’absorption d’une paroi peut provenir d’une part dissipée dans l’épaisseur de la paroi mais aussi par simple transparence.
L’absorption d’une paroi cellulaire ou en mousse doit donc être mesurée sur une configuration de test permettant une transmission au travers de la paroi. Le bilan complet (en incidence normale) est mesuré en suivant la méthode de la norme ASTM E2611.
Une étude paramétrique a été conduite permettant de conclure que :
■ L’absorption moyenne sur une plage 50-800 Hz est quasiment nulle en absence des microperforations. ■ Les microperforations permettent d’atteindre des valeurs d’atténuation acoustique proches de 70%, ce qui est considérable.
■ L’application de la formule de Piening permet de retrouver l’ordre de grandeur sur la plage 50-800 Hz : atténuation de 9.6 dB pour une configuration particulière de tuyau,
■ Les paramètres qui influent sur l’atténuation acoustique sont les dimensions des microperforations et le taux de perforation de la paroi (surface de la section des microperforations sur une surface donnée).
■ Idéalement, les extrémités radialement internes des microperforations (44) ont une section de passage (S1) inférieure ou égale à 1,5mm2, de préférence inférieure ou égale à 1mm2, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5mm2, lorsque le tuyau (34) est à l’état libre sans contrainte.
■ Idéalement, le taux de perforation est au moins de 2%, et de préférence supérieur à 5%.
■ Idéalement, le diamètre des microperforations doit être compris entre 0,2 et 3mm, de préférence entre 0,3 et 2,5mm, plus préférentiellement entre 0,5 et 2mm, et encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1 ,2mm.
■ L’ASTM E2611 permet un bilan de puissance complet (T2 = puissance transmise, R2 = puissance réfléchie et D2 = puissance dissipée).
■ L’examen des configurations typiques montre que l’absorption par les microperforations est liée en majeure partie à une dissipation dans l’épaisseur de paroi et dans une plus petite mesure à la transparence.
■ L’énergie est dissipée par un effet « plaque micro-perforé » dans les perforations par des pertes visco-thermiques de paroi, comme évoqué par certains auteurs scientifiques spécialisés dans le domaine d’atténuation acoustique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tuyau (34) de distribution d’air pour un circuit CVC d’un véhicule, ce tuyau comportant une unique paroi (36) tubulaire monocouche réalisée à partir d’un matériau cellulaire et élastiquement déformable, caractérisé en ce que ladite paroi comprend des microperforations (44) d’atténuation acoustique, ces microperforations s’étendant depuis au moins une des surfaces interne (36a) et externe (36b) de la paroi en direction de l’autre de ces surfaces, voire jusqu’à l’autre de ces surfaces.
2. Tuyau (34) selon la revendication 1 , dans lequel les microperforations (44) s’étendent sur une partie seulement de l’épaisseur de la paroi (36).
3. Tuyau (34) selon la revendication 1 , dans lequel les microperforations (44) s’étendent sur toute l’épaisseur de la paroi (36) et débouchent sur les surfaces interne (36a) et externe (36b).
4. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les microperforations (44) comportent des extrémités radialement internes qui ont une section de passage (S1 ) inférieure à celle (S2) des extrémités radialement externes des microperforations
5. Tuyau (34) selon la revendication 4, dans lequel les extrémités radialement internes des microperforations (44) ont chacune une section de passage (S1 ) inférieure ou égale à 1 ,5mm2, de préférence inférieure ou égale à 1 mm2, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,5mm2, lorsque le tuyau (34) est à l’état libre sans contrainte.
6. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi (36) comprend une portion microperforée (36c) ayant un taux de perforation supérieur à 2%, et de préférence supérieur à 5%.
7. Tuyau (34) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les extrémités radialement externes des microperforations (44) ont un diamètre compris entre 0,2 et 3mm, de préférence entre 0,3 et 2,5mm, plus préférentiellement entre 0,5 et 2mm, et encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1 ,2mm.
8. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les microperforations (44) sont configurées pour conférer au tuyau (34) une atténuation acoustique comprise entre 3 et 15db, et par exemple de 10dB, à des fréquences inférieures à 1000Hz, et par exemple comprises entre 50 et 800Hz.
9. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau cellulaire a une densité comprise entre 30 et 300kg/m3, de préférence entre 40 et 200kg/m3, et plus préférentiellement entre 50 et 130 kg/m3.
10. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi (36) comprend au moins deux microperforations (44) par cm2.
11. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les cellules (42) du matériau ont une taille comprise entre 0,1 et 3mm, de préférence entre 0,2 et 2mm, et plus préférentiellement entre 0,3 et 1 ,1 mm.
12. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi (36) a une épaisseur comprise entre 1 et 10mm, de préférence entre 2 et 8mm, et plus préférentiellement entre 3 et 6mm.
13. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau est à base d’un élastomère thermoplastique.
14. Tuyau (34) selon la revendication précédente, dans lequel le matériau est une polyoléfine, tel que du polyéthylène ou du polypropylène.
15. Tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi (36) comprend au moins une portion (36c) comportant des microperforations (44) et au moins une portion (36d, 36e) dépourvue de microperforations.
16. Circuit CVC d’un véhicule, comportant au moins un tuyau (34) selon l’une des revendications précédentes, par exemple juste en amont d’une grille de ventilation (22).
17. Procédé de fabrication d’un tuyau (34) selon l’une des revendications 1 à 15, comprenant les étapes consistant à : a) réaliser la paroi (36) tubulaire monocouche à partir d’un matériau cellulaire et élastiquement déformable, et b) réaliser les microperforations (44) dans la paroi (36) par poinçonnage mécanique de la paroi ou par perçage laser de la paroi.
18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel la paroi (36) est réalisée à l’étape a) par : a1) disposition de deux feuilles (52) de matériau cellulaire et élastiquement déformable dans un moule (50) de chauffage et de soufflage, les feuilles étant superposées, a2) chauffage des feuilles dans le moule (50) et injection d’air entre les feuilles dans le moule de façon à former une préforme tubulaire, et a3) réaliser la paroi tubulaire (36) à partir de la préforme tubulaire.
19. Procédé selon la revendication 17, dans lequel la paroi (36) est réalisée à l’étape a) par : A1) extrusion d’une paraison (55) et positionnement de la paraison dans un moule (50),
A2) injection d’air dans la paraison de façon à former une préforme tubulaire, et
A3) réalisation de la paroi tubulaire (36) à partir de la préforme tubulaire.
EP21721096.2A 2020-06-09 2021-04-26 Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule Withdrawn EP4161789A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20305619.7A EP3922494B1 (fr) 2020-06-09 2020-06-09 Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule
PCT/EP2021/060877 WO2021249688A1 (fr) 2020-06-09 2021-04-26 Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4161789A1 true EP4161789A1 (fr) 2023-04-12

Family

ID=71575273

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20305619.7A Active EP3922494B1 (fr) 2020-06-09 2020-06-09 Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule
EP21721096.2A Withdrawn EP4161789A1 (fr) 2020-06-09 2021-04-26 Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20305619.7A Active EP3922494B1 (fr) 2020-06-09 2020-06-09 Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule

Country Status (4)

Country Link
EP (2) EP3922494B1 (fr)
CN (1) CN115702086A (fr)
ES (1) ES2946690T3 (fr)
WO (1) WO2021249688A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202023102698U1 (de) 2023-05-17 2023-06-12 Mahle International Gmbh Luftkanal
FR3162835A1 (fr) * 2024-06-04 2025-12-05 Stellantis Auto Sas Dispositif d’aération présentant une patte de fixation à plusieurs conformations.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3536379A1 (de) * 1985-10-11 1987-04-16 Metzeler Schaum Gmbh Luftfuehrungskanal, insbesondere in kraftfahrzeugen
JP3997334B2 (ja) * 2002-09-27 2007-10-24 株式会社ジェイエスピー ブロー成形体からなるダクト
FR2876172B1 (fr) * 2004-10-01 2008-07-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'attenuation acoustique d'un conduit de ventilation d'un vehicule automobile et procede de realisation d'un tel dispositif
FR2903110B1 (fr) * 2006-06-29 2010-08-27 Rech S Et De Controle Du Caout Melange multiphasique a base de granulats d'elastomeres reticules dans une matrice polymerique a transformation thermoplastique

Also Published As

Publication number Publication date
EP3922494B1 (fr) 2023-04-05
ES2946690T3 (es) 2023-07-24
WO2021249688A1 (fr) 2021-12-16
EP3922494A1 (fr) 2021-12-15
CN115702086A (zh) 2023-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2763892B1 (fr) Procédé de fabrication d'un panneau d'absorption acoustique
EP3993996B1 (fr) Revêtement insonorisant comportant une structure alvéolaire
EP4161789A1 (fr) Tuyau de distribution d'air pour un circuit cvc d'un vehicule
EP3916717B1 (fr) Structure alvéolaire d'insonorisation incluant un diaphragme muni d'un tube configuré pour traiter différentes fréquences acoustiques, procédé de fabrication d'une telle structure alvéolaire d'insonorisation, et outil associé
EP3534360B1 (fr) Revêtement insonorisant comportant une structure alvéolaire à cellules courbes formées de part et d'autre d'une même paroi intérieure
CA2638226C (fr) Melangeur de fluide gazeux
FR2914773A1 (fr) Procede de realisation d'une structure acoustiquement resistive, structure acoustiquement resistive ainsi obtenue et revetement utilisant une telle structure
WO2008113931A2 (fr) Panneau acoustique
EP4384370B1 (fr) Procede de fabrication d'un composant acoustique a paroi de faible epaisseur
FR2926614A1 (fr) Procede de jonction de panneaux acoustiques alveolaires
WO2016102691A2 (fr) Paroi acoustique à échangeur thermique intégré
FR3111002A1 (fr) Procédé de fabrication d'une structure alvéolaire d’insonorisation incluant un diaphragme, et structure alvéolaire d’insonorisation obtenue
FR3103054A1 (fr) Panneau acoustique pour nacelle d’aéronef à absorption multifréquence.
EP3792469A1 (fr) Entrée d'air, nacelle, ensemble propulsif et aéronef à lèvre rainurée
WO2018202973A1 (fr) Conduit d'admission d'air poreux pour hvac
FR3038238A1 (fr) Element separateur pour un separateur de liquide, milieu separateur et separateur de liquide et son procede de fabrication
EP2121384B1 (fr) Agencement d'un dispositif d'absorption d'ondes sonores
EP4063703A1 (fr) Conduit de circulation d'un fluide gazeux comprenant un revêtement absorbant acoustique
FR2963280A1 (fr) Dispositif attenuateur de l'intensite d'une perturbation acoustique et circuit de conditionnement d'air incluant un tel dispositif
FR3128775A1 (fr) Conduit de diffusion d’air à performances acoustiques élevées, en particulier pour véhicule automobile
FR3142965A1 (fr) Dispositif isolant multicouche pour un véhicule
WO2018202972A1 (fr) Conduit d'admission d'air poreux pour hvac
FR2835954A1 (fr) Procede d'insonorisation, piece insonorisante et ensemble correspondant
FR3066586A1 (fr) Echangeur de chaleur pour un circuit de fluide refrigerant
FR2924655A3 (fr) Piece de vehicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221223

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230929

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20240210