ACOU STI QU ES

L'invention se rapporte à un carter de moteur électrique de véhicule, spécialement conçu pour réduire les émissions acoustiques. Les carters selon l'invention sont particulièrement adaptés aux moteurs électriques des véhicules automobiles.

De façon générale, les machines électriques et notamment celles qui sont à réluctance commutée, sont connues pour être particulièrement bruyantes, avec des émissions acoustiques se retrouvant entre 20dB et 40dB au dessus de celles des autres technologies. Généralement, ces machines mettent en œuvre un rotor couplé à un stator enfermé dans un carter, et une fraction significative de ces émissions sonores est due au carter qui rayonne très efficacement les vibrations engendrées par l'amas de tôles constituant le stator. Avec les conceptions actuelles, une solution permettant de réduire ces nuisances sonores, consisterait à augmenter la rigidité du carter. Seulement, cette technique nécessite d'accroître significativement la masse de ce carter, et cette augmentation de masse va à rencontre de la tendance actuelle, qui est d'alléger au maximum les véhicules afin qu'ils limitent leur consommation d'énergie et qu'ils aient donc une plus grande autonomie. L'autre limite présentée par cette technique est que les machines électriques génèrent un bruit sur une très large plage de fréquences, et qu'il se trouvera toujours des fréquences d'excitation sur la plage de rayonnement du carter rigidifié.

En se référant au brevet DE2000236, une autre technique de réduction des émissions acoustiques consiste à placer la machine électrique, en l'occurrence un appareil électroménager, dans un boîtier à simple paroi, ledit boîtier et ledit appareil étant séparés l'un de l'autre par une lame d'air. Avec une telle configuration, la réduction des nuisances sonores demeure assez limitée, car l'appareil n'est pas configuré pour absorber les vibrations. D'autres moyens permettant d'amortir les vibrations qui sont à l'origine d'émissions acoustiques liées au fonctionnement d'une machine électrique, ont été élaborés, comme celui décrit dans le brevet US4007388, et qui fait intervenir un boîtier dans lequel est placé un moteur électrique. L'une des particularités de ce boîtier est qu'il est tapissé par un matériau amortissant les ondes acoustiques. Le moteur électrique repose dans le boîtier par l'intermédiaire de pièces d'amortissement, appelées silentblocs, et le boîtier lui-même est fixé dans la structure du véhicule au moyen également de silentblocs. Les principaux inconvénients de ce montage est qu'il est difficile à mettre en œuvre en raison de la multiplicité des pièces d'amortissement impliquées, et que les dimensions importantes de ce boîtier le rendent encombrant. De plus, ce montage vise à amortir les émissions acoustiques sur une plage assez limitée, comprise entre 120Hz et 1000Hz.

Les carters de moteur électrique selon l'invention, possèdent une spécificité géométrique permettant d'amortir efficacement les émissions acoustiques générées par le moteur sur une plage étendue, allant de 100Hz à 20000Hz, tout en demeurant d'un encombrement constant par rapport aux carters déjà existants. Cette spécificité géométrique est simple à mettre en œuvre en raison du nombre restreint de pièces impliquées, rendant ainsi lesdits carters particulièrement sûrs et fiables au niveau de cette fonction d'amortissement acoustique.

L'invention a pour objet un carter pour un moteur électrique de véhicule destiné à venir se loger dans ledit carter. La principale caractéristique d'un carter selon l'invention est qu'il comprend une enveloppe intérieure et une enveloppe extérieure, lesdites enveloppes étant séparées l'une de l'autre par une lame d'air. Un moteur électrique de véhicule fait généralement intervenir un rotor et un stator enceints tous les deux dans un carter servant à la fois de support et de protection. Outre ces deux fonctions qu'il doit assurer en routine, un carter selon l'invention est spécifiquement configuré pour atténuer les émissions acoustiques produites par le moteur électrique en fonctionnement, en instaurant une lame d'air entre les deux enveloppes. En effet, à l'image des fenêtres à double vitrage, une lame d'air emprisonnée entre deux parois est particulièrement efficace pour atténuer le bruit. Il est supposé que les deux enveloppes constituant le carter sont rigides, et que le moteur électrique est destiné à venir se positionner dans l'enveloppe intérieure. Il est à noter que l'air emprisonné entre les deux enveloppes sert également à refroidir le moteur.

Avantageusement, l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure sont de forme cylindrique, et sont disposées de façon concentrique. Il s'agit du mode de réalisation le plus simple à réaliser et également le plus efficace, car une telle configuration évite de mettre en œuvre des angles entre les parois, qui pourraient être à l'origine d'ondes acoustiques réfléchies de plus forte intensité. Le fait que les deux enveloppes soient disposées de façon concentrique, permet d'assurer une certaine homogénéité au niveau de l'épaisseur de la lame d'air autour du carter, rendant ledit carter performant sur toute sa circonférence. Il est particulièrement recommandé que l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure ne viennent pas directement au contact l'une de l'autre, afin d'éviter toute transmission d'ondes sonores effectuée sans amortissement. De façon préférentielle, l'enveloppe extérieure est revêtue sur sa paroi interne d'une couche absorbant les bruits transmis par la lame d'air. Cette couche supplémentaire ajoutée au sein du carter, permet d'accroître un peu l'efficacité dudit carter vis-à-vis de l'amortissement des ondes acoustiques. Une lame d'air constitue un espace libre, propice à l'ajout d'un matériau d'amortissement adapté en fonction de l'atténuation sonore recherchée. Cette couche ne doit pas excéder une certaine épaisseur afin de ne pas trop réduire la largeur de la lame d'air restante, une réduction trop importante pouvant nuire aux propriétés d'amortissement de ladite lame d'air.

Selon un mode de réalisation préféré d'un carter selon l'invention, la couche est réalisée avec un matériau choisi parmi un feutre et une mousse. Ces matériaux sont légers, efficaces et peu consommateurs de place. Ils sont de plus souples et peuvent donc facilement s'adapter à un environnement donné. Ces matériaux ajoutés sont préférentiellement collés sur la paroi interne de l'enveloppe extérieure. De façon avantageuse, l'enveloppe extérieure est constituée par une coque plastique. Il s'agit d'une configuration d'enveloppe facile à fabriquer et donnant des résultats satisfaisants vis-à-vis de l'atténuation du bruit. D'autres matériaux pourraient être utilisés pour l'élaboration de l'enveloppe extérieure, comme par exemple, un feutre thermoformé.

Préférentiellement, l'enveloppe intérieure est constituée de deux sous- enveloppes s'emboitant l'une dans l'autre. En démultipliant ainsi les couches d'amortissement entre le moteur et l'extérieur, l'atténuation des vibrations acoustiques se retrouve encore améliorée. Avantageusement, les deux sous-enveloppes se présentent chacune sous la forme d'une coque hémicylindrique. Globalement, l'enveloppe intérieure est constituée de deux parties complémentaires, non pas rigoureusement identiques pour reconstituer un cylindre parfaitement lisse, mais de dimensions légèrement différentes, afin que l'une s'emboîte dans l'autre.

De façon préférentielle, les deux coques possèdent au moins une zone de recouvrement, lesdites coques étant liées entre elles par une colle visqueuse déposée au niveau de chacune desdites zones de recouvrement. De façon préférentielle, les deux coques sont reliées entre elles par deux bandes de colle longitudinales et parallèles, situées à l'opposé l'une de l'autre autour de l'enveloppe intérieure. L'utilisation d'une colle visqueuse autorise les mouvements relatifs d'une coque par rapport à l'autre, afin d'amortir les vibrations du moteur qui se sont répercutées sur les pièces environnantes. Il s'agit de mouvements de très faible amplitude, à peine visibles à l'œil nu. Ces déplacements relatifs permettent d'empêcher la génération de contraintes trop importantes au niveau de ces coques, lors du fonctionnement du moteur électrique.

Selon un autre mode de réalisation préféré d'un carter selon l'invention, la colle visqueuse a un facteur de perte supérieur à 50% et possède un module d'Young compris entre 10 ⁵ N/m ² et l0 ^{1 o} N/m ² . Les colles répondant à ces critères conviennent parfaitement au besoin rencontré en matière de déplacement relatif entre les deux coques de l'enveloppe intérieure. Mais d'autres colles, un peu moins performantes, peuvent également répondre à ce besoin. Le facteur de perte représente le rapport entre l'énergie vibratoire absorbée et l'énergie vibratoire reçue.

De façon avantageuse, chaque sous-enveloppe est réalisée avec un matériau choisi parmi l'acier et l'aluminium .

L'invention se rapporte également à un assemblage d'un moteur dans un carter selon l'invention. La principale caractéristique d'un assemblage selon l'invention, est que le moteur est placé dans l'enveloppe intérieure du carter, ledit moteur et ledit carter étant reliés entre eux par deux pièces de maintien latérales. Ces pièces de maintien peuvent avantageusement se présenter sous la forme d'objets plans et de faible épaisseur, et disposés entre eux de façon parallèle. De façon préférentielle, le plan de ces pièces de maintien est perpendiculaire à l'axe longitudinal du carter, ou à son axe de révolution si ledit carter était de forme cylindrique.

Préférentiellement, le moteur est séparé de l'enveloppe intérieure du carter par une lame d'air. De cette manière, l'assemblage du moteur dans le carter comprend deux lames d'air, l'une comprise entre les enveloppes intérieure et extérieure du carter, l'autre étant comprise entre ladite enveloppe intérieure et le moteur. Cette deuxième lame d'air contribue à accroître la réduction des ondes acoustiques émises par le moteur en fonctionnement, et qui se répercutent sur toutes les pièces impliquées dans cet assemblage. A l'image de la première lame d'air précédemment décrite, cette deuxième lame d'air contribue également à refroidir le moteur.

De façon avantageuse, chaque sous-enveloppe constituant l'enveloppe intérieure du carter est fixée rigidement à une pièce de maintien différente. Pour cette configuration, chaque sous-enveloppe ne se retrouve au contact que d'une seule pièce de maintien. L'enveloppe intérieure du carter se retrouve ainsi fixée rigidement aux deux pièces de maintien, et possède une zone de fixation centrale souple, matérialisée par les deux bandes de colle visqueuses reliant lesdites sous-enveloppes entre elles. De cette manière, les deux sous-enveloppes peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre sous l'effet des vibrations engendrées par la ou les pièces de maintien. Il est à préciser que chaque bande de colle peut être continue ou peut être représentée par une pluralité de points de colle distincts et alignés.

Les carters pour moteur de véhicule électrique selon l'invention, présentent l'avantage de remplir quatre fonctions distinctes, de support, de protection, d'atténuation du bruit et de refroidissement, tout en demeurant d'un encombrement constant. Ils ont également l'avantage d'être d'une géométrie simple, leur permettant, d'une part, d'être faciles et rapides à usiner, et d'autre part, de pouvoir s'adapter à différents types de moteurs électriques au moyen d'un réajustement dimensionnel facilement réalisable. Enfin, ils présentent l'avantage d'être particulièrement efficaces au niveau de l'atténuation des ondes acoustiques en provenance du moteur en fonctionnement, grâce à un agencement judicieux de différents matériaux déjà existants.

On donne ci-après une description détaillée d'un assemblage selon l'invention, d'un moteur dans un carter, en se référant aux figures 1 et 2. - La figure 1 est une vue schématique en coupe, d'un assemblage d'un moteur dans un carter selon l'invention,

- La figure 2 est une vue en perspective partielle de l'assemblage de la figure 1,

En se référant aux figures 1 et 2, un moteur électrique 1 comprend conventionnellement un rotor 2 monté sur un arbre 3 mobile en rotation, et un stator 4 placé autour dudit rotor 2, ces trois éléments 2, 3, 4 définissant un ensemble ayant une forme sensiblement cylindrique. Ce moteur électrique 1 est placé dans un carter 5 de forme globalement cylindrique, deux pièces latérales 6 de maintien assurant une liaison rigide entre ledit moteur 1 et ledit carter 5. Chaque pièce latérale 6 de maintien est constituée par un corps 7 cylindrique creux, dont une extrémité est ouverte et dont l'autre extrémité est partiellement obturée par un disque annulaire 8 plan et de faible épaisseur, ledit disque 8 étant perpendiculaire à l'axe de révolution dudit corps 7. Le diamètre extérieur du disque 8 est supérieur au diamètre du corps 7, tandis que son diamètre intérieur est inférieur au diamètre dudit corps 7. Ces pièces de maintien 6 sont généralement réalisées en métal . Le carter 5 comporte une enveloppe extérieure 9 cylindrique, constituée par un feutre thermoformé ou par une coque en plastique étanche au passage d'air, et dont la paroi latérale interne est recouverte par une couche 10 apte à absorber les ondes acoustiques. Le matériau constitutif de cette couche est avantageusement constitué, soit par une mousse soit par un feutre, la surface émergeante de cette couche 10 étant réalisée au moyen d'un matériau non-tissé, afin d'empêcher le passage de l'air, soit en totalité, soit partiellement. Le carter 5 comporte également une enveloppe intérieure 11 réalisée en deux sous- enveloppes 12, 13 sensiblement hémicylindrique chacune. Ces deux sous- enveloppes 12, 13 sont assimilables à des coques en acier ou en aluminium placées de façon complémentaire pour reconstituer une enveloppe intérieure 11 quasiment cylindrique. En effet, ces deux sous-enveloppes 12, 13 n'ayant pas exactement les mêmes dimensions, elles ne peuvent pas coopérer ensemble pour faire correspondre exactement leurs bords circulaires et ainsi obtenir une enveloppe cylindrique 11 parfaitement lisse. L'une 12 des deux sous-enveloppes ayant des dimensions inférieures à celles de l'autre sous- enveloppe 13, elle vient s'emboiter partiellement dans celle-ci, engendrant ainsi deux bandes longitudinales de recouvrement diamétralement opposées, ayant une forme sensiblement rectangulaire et légèrement incurvée. Chaque sous-enveloppe 12, 13 est fixée rigidement à une pièce de maintien 6 différente pour assurer la tenue mécanique de l'enveloppe intérieure 11, lesdites sous-enveloppes 12, 13 étant reliées entre elles par collage, au moyen d'une colle visqueuse 14 déposée au niveau des deux bandes longitudinales de recouvrement entre lesdites sous-enveloppes 12, 13. De cette manière, lorsque les deux pièces de maintien 6 se mettent à vibrer sous l'effet des forces électromagnétiques, chaque sous-enveloppe 12, 13 qui est reliée à sa propre pièce de maintien 6, peut ainsi se déplacer par rapport à l'autre sous-enveloppe 12, 13 afin d'accompagner ces vibrations et éviter la création de contraintes trop importantes au niveau desdites sous-enveloppes 12, 13. De cette manière, la couche 14 de colle visqueuse placée entre les deux sous-enveloppes 12, 13 contribue à l'amortissement des émissions acoustiques en autorisant ce mouvement relatif entre lesdites sous-enveloppes 12, 13. Entre l'enveloppe extérieure 9 et l'enveloppe intérieure 11 du carter 5, est ménagée une lame d'air 15 sur toute la circonférence dudit carter 5, permettant d'éviter toute zone de contact directe entre les deux enveloppes 9, 11 du carter 5. La présence de cette lame d'air 15 entre les deux enveloppes 9, 11 du carter 5 ainsi que de la couche d'amortissement 10 tapissant la paroi interne de l'enveloppe extérieure 9, diminue de façon très importante, les émissions sonores dues aux vibrations du moteur 1 en fonctionnement. Le moteur 1 est placé dans l'enveloppe 11 intérieure de manière à faire subsister une deuxième lame d'air 16 avec ladite enveloppe intérieure 11. Cette deuxième lame d'air 16 constitue un moyen supplémentaire permettant d'abaisser le niveau sonore du moteur 1 en fonctionnement. L'enveloppe extérieure 9 est reliée à l'enveloppe intérieure 11 par l'intermédiaire de deux joints circulaires 17,18 latéraux filtrants, stoppant la propagation des vibrations entre lesdites enveloppes 9, 11. Les deux lames d'air 15, 16 mises en œuvre lors de l'assemblage du moteur 1 dans le carter 5, permettent également de refroidir ledit moteur 1.

L'enveloppe intérieure 11 constituée par les deux sous-enveloppes 12, 13 reliées entre elles par collage peut être préfabriquée par laminage, puis être mise en forme et montée sur les pièces 6 de maintien latérales.