Brevet FR2540935A1 — publié le 19840817

L'invention porte sur une machine motrice ou en- traînée comportant, dans son carter, au moins une paroi intérieure qui, pendant la marche, émet des vibrations et subit des contraintes thermiques élevées Pour refroidir cette paroi, il y a un liquide réfrigérant qui circule dans au moins une cavité formée entre la paroi intérieure et une paroi extérieure, qui lui fait face, du carter de la machine. Avec les machines de ce genre, on utilise le plus souvent, comme fluide réfrigérant, de l'eau ou de l'huile On a cons- taté un inconvénient, qui est que les fluides réfrigérants de ce genre, qui se trouvent dans les cavités, du fait qu' ils sont presque incompressibles, transmettent directement aux parois extérieures du carter de la machine les vibra- tions qui prennent naissance dans l'élément de cette machi- ne qui subit des contraintes; là, elles émettent beaucoup de bruit Dans le cas des machines motrices à combustion interne, ce phénomène se manifeste particulièrement, par exemple, sur le cylindre qui entoure la chambre de combus- tion ou sur la culasse, qui comporte les soupapes ainsi que les conduits d'admission et d'échappement, et il provoque ici une production de bruit particulièrement forte au voisi- nage de la machine motrice. Le but de l'invention est d'éliminer ces inconvé- nients, que présentent les machines motrices ou entraînées refroidies par liquide, et d'obtenir une réduction considé- rable de la transmission du son par des couches liquides de refroidissement, du point o il prend naissance jusqu'à l'enveloppe extérieure de la-machine Selon l'invention, ce but est atteint du f-ait que l'on introduit, dans les cavités que traverse le liquide de refroidissement, au moins un flui- de aisément compressible qui amortit, par sa propre compres- sibilité, les vibrations émises pendant la marche par la paroi intérieure et transmises, au moins en partie, par le liquide de refroidissement De cette façon, ce fluide réduit * 2540935 la transmission de ces vibrations à la paroi extérieure ou à l'enveloppe de la machine. Selon un caractère particulier de l'invention, on peut utiliser, comme fluide compressible, un gaz (par exemple de l'hélium), ou un mélange de gaz (par exemple de l'air ou des gàz d'échappement), qui forme de petites bul- les, en l'ajoutant ou en le mélangeant au liquide de refroi- dissement Cependant, il est également possible d'ajouter au liquide de refroidissement qui-passe dans les cavités de petites particules compressibles flottant librement, par exemple des particules de mousse de plastique. On obtient une autre possibilité de réalisation de l'objet de l'invention en introduisant dans les cavités o passe le liquide de refroidissement de petits sachets élastiques en matière plastique qui flottent librement, et qui sont remplis de gaz ou d'un mélange de gaz On peut aussi pulvériser, lors du montage, des couches de produit liquide sur une face intérieure, ou sur les deux, des parois de l'en- veloppe de la machine qui forment les cavités; ces couches gonflent, se transformant en couches d'amortissement compres- sibles, au plus tard sous l'effet du liquide de refroidisse- ment Comme produit pulvérisé, on peut utiliser, par exemple, de la mousse de polyester ou de polyéther. Un autre mode de réalisation consiste en ce que, sur les faces intérieures ou extérieures, ou les deux, des parois qui forment les cavités, on applique ou l'on fixe, de préférence par collage, des couches de mousse de plastique compressible à cellules fermées En fonction des conditions de fonctionnement, on peut utiliser, de façon tout aussi avantageuse, des couches d'amortissement séparées les unes des autres, analogues à des segments au lieu de couches continues La mise en place des couches d'amortissement peut aussi se faire, par exemple, par pulvérisation lors du mon- tage Ces couches se transforment en mousse au plus tard sous l'effet du liquide de refroidissement, et elles sont alors aisément compressibles. D'autres particularités et avantages de l'inven- tion apparaîtront dans la description qui va suivre, faite en référence au-dessin, qui en représente des exemples de réalisation. La Fig 1 est une coupe longitudinale verticale d'une machine motrice à combustion interne d'un genre connu, dans l'eau de refroidissement de laquelle un produit amor- tissant les vibrations a été introduit. les Fig 2 à 4 représentent des machines motrices à combustion interne de même constitution que celle de la Fig 1, mais les produits amortisseurs de vibration, ajoutés à l'eau de refroidissement, sont chaque fois différents; la Fig 5 est une coupe longitudinale horizontale de la culasse d'une machine motrice à combustion interne re- froidie à l'eau, avec des couches d'amortissement des vi- brations dans les cavités o passe l'eau de refroidissement; la Fig 6 est une coupe verticale d'une culasse à refroidissement par eau, également pourvue de couches d'amortissement des vibrations dans les cavités o passe l'eau de refroidissement. A la Figure 1, on voit une machine motrice à combustion interne dont le genre et le fonctionnement sont connus Elle comprend un carter-moteur 10 dans lequel est fixé un cylindre vertical 12 Le vilebrequin 14, logé dans le carter-moteur 10, est couplé, par une bielle 16-à axe de piston 18, au piston 20 qui monte et qui descend dans le cylindre 12 La chambre de combustion qui se trouve entre le cylindre 12 et la culasse 22 est désignée-par 24 Une soupape d'admission 26, une soupape d'échappement 28 et une bougie 29 (ou une buse d'injection) sont logées d'une façon connue dans la culasse 22 Les conduits d'admission et d'échappement portent les repères 31 et 32. Entre la face intérieure l Oa du carter-moteur et la face extérieure 12 a du cylindre 12, il y a une cavité an- nulaire 34 de dimensions appropriées, dans laquelle passe le liquide de refroidissement, en l'occurence de l'eau. Sous l'effet d'une pompe non représentée, l'eau de refroi- dissement entre par l'orifice d'entrée l Ob et, en passant par un trou l Oc, elle va dans un espace annulaire 22 a situé en bas de la culasse 22 et, de là, dans la cavité 34 Un trou de retour 10 e ainsi qu'une tubulure de sortie l Od assurent le retour de l'eau de refroidissement à un disposi- tif approprié, qui n'est pas non plus représenté, o cette eau est elle-même refroidie De là, la pompe déjà mention- née renvoi l'eau refroidie dans les espaces de refroidisse- ment à l'intérieur de la machine motrice. Selon l'invention, une matière aisément compres- sible est ajoutée à l'eau de refroidissement à l'intérieur du système de refroidissement Dans le cas représenté, c'est de l'air, de sorte qu'un grand nombre de petites bulles d'air-36 se forme dans le système de refroidissement. Le mélange se fait, avant le début de la marche, pour avoir un rapport approprié entre l'eau et l'air, et il est contrô- lé au bout d'une certaine durée de marche. De cette façon, les petites bulles d'air 36 qui sont librement en suspension dans l'eau de refroidissement en circulation sont entraînées et, slil y a des vibrations, elles sont comprimées à l'intérieur de cette eau, et étant alors comprimées, elles amortissent très fortement la trans- mission des vibrations qui partent du cylindre 12 au carter- moteur 10 par l'intermédiaire de la couche d'eau de refroi- dissement et, ainsi, à la paroi extérieure de la machine motrice Cela réduit fortement les nuisances dues au bruit au voisinage de cette machine. Au-lieu d'ajouter de l'air au fluide de refroi- dissement, on peut ajouter un autre gaz (par exemple de l'hélium) ou un autre mélange de gaz ( par exemple des gaz d'échappement). Un autre mode d'amortissement des vibrations est possible en ajoutant au liquide de refroidissement de pe- tites particules qui sont librement en suspension, par exemple de petites billes de mousse de plastique Elles produiraient un effet d'amortissement analogue à celui des petites bulles d'air. La Fig 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention Ici, il y a plusieurs petits sachets élas- tiques 38 en matière plastique, que l'on ferme après les avoir remplis d'air ou d'un autre gaz ou mélange de gaz. Lors du montage, ces petits sachets remplis et fermés 38 sont introduits dans la cavité 34 de sorte que, quand de l'eau de refroidissement a pénétré dans cette cavité, ils sont en suspension Lorsque des vibrations se produisent la compression des petits sachets 38 a un effet d'amortis- sement analogue à celui que l'on obtient avec le mode de réalisation de la figure 1. Le mode de réalisation de la figure 3 montre une autre variante des moyens d'amortissement Une couche 40, analogue à une manchette, de mousse de plastique à cellules fermées est fixée sur la face intérieure l Oa du carter-mo- teur 10, par exemple par collage Du fait de sa propre com- pressibilité, cette couche 40 amortit aussi la transmission des vibrations du cylindre 12 au carter-moteur 10 par l'in- termédiaire de la couche d'eau de refroidissement et, ainsi elle réduit aussi la production excessive de bruit près de la machine motrice à combustion interne. Un autre exemple de réalisation, selon la figure 4, montre que l'on peut aussi placer une couche 42 de mousse - de plastique amortissant les vibrations sur la face exté- rieure du cylindre 12, ce qui donne un amortissement analo- gue à celui de la couche 40 de la figure 3. Il est vrai que, avec un mode de réalisation de ce genre, l'eau de refroidissement ne peut pas agir directe- ment sur le cylindre 12, de sorte qu'une faible diminution de l'effet de refroidissement peut se produire Une réa- lisation de ce genre ne sera donc employée que pour des machines motrices à combustion interne dont les cylindres ne sont pas soumis à des contraintes thermiques très éle- vées, et pour lesquelles un refroidissement plus faible est donc suffisant. Les modes de réalisation décrits peuvent s'uti- liser pour les machines motrices à combustion interne com- portant un cylindre ou plusieurs cylindres Elles sont uti- lisables avec les mêmes avantages, pour les moteurs à es- sence et les moteurs Diesel ou les moteurs à piston rotatif. Ils peuvent aussi être utilisés de la même façon dans le cas du refroidissement à l'huile ou à l'aide d'un autre liquide. La Figure 5 est une vue de dessus, en coupe hori- zontale, de la-culasse 122 d'une machine motrice à combus- tion interne à deux cylindres verticaux refroidis à l'eau. Un certain nombre de trous traversants 122 a, dans le bloc cylindres 122, permet le passage de vis de fixation qui relient le bloc cylindres 122 et la culasse, non représentée, au carter-moteur de la machine On voit deux chambres de combustion 122 b Au-dessus de ces chambres de combustion, il y a les soupapes d'admission et d'échappement, non re- présentées, ainsi que les conduits d'admission et d'échap- pement, à l'intérieur de la culasse. Le bloc cylindres 122 est pourvu de filetages de raccordement 122 c et 122 d pour les conduites d'arrivée et de départ de l'eau de refroidissement Les faces intérieures des parois extérieures des cavités destinées à l'eau de re- froidissement, à l'intérieur du bloc cylindres 122, sont re- couvertes d'un grand nombre de couches 124 a à 124 e de mousse de plastique à cellules fermées, couches séparées les unes des autres, et qui sont par exemple collées sur les parois appropriées Elles produisent le même effet d'amortissement que les couches 40 et 42 des figures 3 et 4. La figure 6 est une coupe d'une culasse 222 La soupape d'échappement 228 se trouve au-dessus du piston 220, qui est mobile dans le cylindre 12, et le conduit d'échappement est désigné par 232 La culasse 222 est rac- cordée à un système de refroidissement par eau; pour cela, il y a une entrée 222 a et une sortie 222 b, avec des ouver- tures filetées correspondantes Les parois extérieures des cavités destinées à l'eau de refroidissement, dans la cu- lasse 222, sontelles aussirecouvertes de couches de mousse de plastique 224 a et 224 b amortissant les vibrations et qui, par exemple, sont collées. On peut utiliser des couches de mousse de plas- tique qui présentent une compressibilité constante quel que soit leur état Cependant, il est également possible d'appliquer ces couches à l'état sec sur les parois cor- respondantes et de les faire gonfler,'pour donner des cou- ches d'amortissement légèrement compressibles, au plus tard sous l'effet du liquide de refroidissement On pour- rait aussi pulvériser des couches liquides de matière sur les parois, couches qui, au plus tard sous l'effet du li- quide de refroidissement, gonflent pour donner des couches d'amortissement compressibles L'épaisseur de chaque cou- che est adaptée sans difficulté aux conditions de fonc- tionnement rencontrées On peut les mettre en place sans problème lors du montage du genre utilisé danséle cas considéré. Il y a encore lieu de mentionner que,avec les modes de réalisation des figures 5 et 6, on peut utiliser au choix, les moyens d'amortissement décrits au sujet des figures 1 et 2 Pour finir, on remarquera que les moyens d'amortissement qui ont été décrits pour le système de refroidissement d'une machine motrice à combustion interne peuvent être utilisés, de façon analogue, pour d'autres machines, motrices ou entraînées, par exemple des compres- seurs refroidis par un liquide - R E V E N D I C A T I O N S 1 Machine motrice ou machine entraînée compor- tant dans son carter ( 10) au omins une paroi intérieure qui, pendant la marche, émet des vibrations et subit des con- traintes thermiques élevées, avec un fluide réfrigérant pour le refroidissement de la paroi intérieure, fluide qui cir- cule dans au moins une cavité ( 34), formée entre la paroi inté- rieure et une paroi extérieure 4 u carter de la machine qui Iui fait face, caractérisée en ce que l'on introduit, dans les cavités Qc passe le liquide de refroidissement, au moins un produit ( 36) facilément compressible qui amiortit, par sa pro- pre compressibilité, les vibrations qui partent, pendant la marche, de la paroi intérieure et qui sont transmises, au moins en partie, par le liquide de refroidissement et, de cette manière, réduit la transmission de ces vibrations à la paroi extérieure ou carter ( 10) de la machine - 2 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on ajoute, au li- quide de refroidissement qui passe dans les cavités, un gaz ou un mélange de gaz formant des petites bulles ( 36). 3 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les petites particules compressibles en suspension libre sont ajoutées au liquide de refroidissement qui passe dans les cavités. 4 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, caractérisée en ce que de petits sachets( 38) élastiques en matière plastique, en suspension libre,-sont introduits dans-le liquide de refroidissement qui passe dans les cavités, ( 34) ces petits sachets étant reim-lis de àz ou d'un mélange de gaz. 5 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, caractérisée en ce que des couches ( 42) de matière liquide sont pulvérisées, lors du montage, sur au moins une face intérieure des parois qui forment les cavités, ces couches gonflant pour donner des couches d'amortissement compressibles, au plus -tard sous l'effet du liquide de refroi- -9 dissement. 6 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, caractérisée en ce que, sur au moins une face des parois qui forment les cavités, des coucheb( 40) cons- S tituées par une mousse de plastique compressible à cellules fermées sont introduites sans fixation, ou fixées, de préfé- -xence car collage. 7 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, réalisée, en tant que machine motrice à com- bustion interne refroidie à l'eau ou à l'huile, avec un piston, le cylindre, qui est soumis à des contraintes ther- miques élevées, guide le-piston et forme au moins en partie, la chambre de combustion, étant entouré d'une cavité reliée à un dispositif de refroidissement par circulation, caracté- risée en ce qu'au moins une couche ( 40) de ratière Dlastique compressible à cellules fermées est fixée, de préférence par collage, sur au moins une face intérieure des parois qui forment la cavité. 8 Machine motrice à combustion interne selon la revendication 7, caractérisée en ce que la couche ( 40) est fixée sur la face intérieure de la paroi de la machine. 9 Machine motrice à combustion interne selon la revendication 7, caractérisée en ce que la couche ( 42) est fixée sur la face extérieure du cylindre. 10 Machine motrice à combustion interne selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que la couche ( 40) se présente sous la forme d'un anneau fermé concentrique au cylindre. 11 Machine motrice ou machine entraînée selon la revendication 1, réalisée sous la forme d'une machine mo- trice à combustion interne refroidie à l'eau ou à l'huile, la culasse, soumise à des contraintes thermiques élevées, et qui comporte les soupapes et les conduits d'admission et d'échappement, présentant des cavités qui-sont reliées à un 2540935 dispositif de refroidissement à circulation, caractérisée en ce qu'au moins une couche ( 40) de Pousse de plastique à cel- lules fermées est fixée, de préférence par collage, sur les faces intérieures des parois de la culasse qui forment les cavités. 12 Machine motrice à combustion interne selon la revendication 11, caractérisée en ce que plusieurs seg- ments de mousse de plastique séparés les uns des autres sont fixés aux faces intérieures de la culasse. 13 Machine motrice à combustion interne selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que les couches ( 40; 42) de mousse de plastique sont appliquées à l'état sec sur les parois correspondantes et moussent au plus tard sous l'effet du liquide de refroidissement, ce qui les met dans un état aisément compressible.