Brevet FR2467306A1 — publié le 19810417

-1- Compresseur à piston. La présente invention se rapporte à un compresseur à piston équipé d'un circuit d'huile de lubrification et d'une roue d'entraînement fixée sur son arbre d'entrée. Dans les compresseurs de ce genre, le couple d'en- traînement, généralement uniforme, engendré par exemple par un moteur électrique, sert à transmettre l'énergie motrice nécessaire pour la compression du milieu gazeux, par exemple de l'air, à un piston qui est entraîné lui-même par l'intermédiaire d'un vilebrequin. Dans cette cons- : truction, le couple résistant qui s'exerce sur le vilebrequin du compres- seur, lequel est toujours entraîné à une vitesse de rotation élevée pou- vant atteindre environ 3 000 tr/mn, subit à chaque révolution une varia- tion considérable, passant d'une valeur maximum qui se manifeste pendant la course de compression à des valeurs négatives, c'est-à-dire que le couple s'exerce alors dans le même sens que le couple d'entraînement; ces couples négatifs sont engendrés, d'une part, par le gaz résiduel qui est resté dans la chambre de compression du compresseur après la fin de la course d'échappement et qui se détend au début de la course de retour du piston et, d'autre part, par les forces d'inertie qui se manifestent vers -la fin de la course de retour du piston. Un inconvénient de ces compresseurs à piston habituels réside dans le fait que, sous-l'effet de cette variation rapide et continuelle du couple résistant opposé par le compre>.seur à piston, comparativo.newii au couple qui lui est transmis avec une valeur uniforme, il se produit aussi bien sur les paliers du compresseur que sur les organes d'entraînement, par exemple à l'interface entre la poulie à courroie d'entraînement et la courroie d'entraînement, des sollicitations alternées qui conduisent à des phénomènes d'échauffe- ment et d'usure indésirables. L'invention vise à perfectionner le compresseur à piston du genre cité au début du présent mémoire de telle manière que le couple alternatif qui se manifeste sur le vilebrequin de ce -compres- seur cesse dans toute la mesure possible de provoquer des dégagements de chaleur et phénomènes d'usure indésirables. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que la roue d'entraînement renferme,-entre son moyeu et sa couronne extérieure servant à la transmission du mouvement moteur, un groupe -2 - roue libre roulement dont la fente annulaire qui reçoit les organes de coincement de la roue libre est isolee de l'extérieur de manière étanche et reliée au circuit d'huile lubrifiante du compresseur à piston. Jusqu'à présent, les accouplements à roue libre tels que celui décrit par le prospectus n -IX LFE/2 de la Firme Stieber Rollkupplung KG, Munich (R.F.A.), de l'annee 1954, étaient essentielle- ment utilisés comme anti-dévireurs, par exemple sur les entraînements à câble des telésièges, comme éléments de commutation, par exemple sur les machines-outils ou comme accouplements à roue libre dans les véhi- cules automobiles et les machines de l'industrie-de transformation, le dépassement étant toujours déclenché par la cessation de l'application de la force d'entraînement continue au côteé d'entrée de l'accouplement sous l'effet de l'application d'une autre force d'entraînement, égale- ment-appliquee continuellement, à l'arbre de sortie de l'accouplement. - - Par exemple, sur les véhicules automobiles, cette cessation de--l'appli- - cation de la force d'entraînement est due aux forces d'accélération qui agissent sur le véhicule ou, dans le cas des machines de transformation,. elle est due à la prise en charge de l'entraînement de l'arbre-de sortie initialement assuré par un démarreur situé sur-le côte d'entrée de l'accouplement, par l'entrainement plus rapide, qui entre en action par la-suite et qui est assuré par une machine motrice principale mise en marche par le démarreur, après quoi le démarreur est mis à l'arrêt.- Dans toutes ces applications, il ne se produit, par unité de temps-, qu'un petit nombre de phases de solidarisation ou de désolidarisation de la roue libre, et même dans le cas des antidévireurs, ces actions ne se produisent, la plupart du-temps, que dans des circonstances de travail qui sont exceptionnelles et ne se présentent que très rarement, de sorte que les organes de coincement de l'accouplement à roue libre ne sont-en général soumis qu'à une très faible sollicitation alternative. - Au contraire, on a constaté avec surprise que l'incorporation proposée suivant l'invention d'un-groupe roue libre - roulement lubrifié par le compresseur dans la roue motrice de ce compresseur, peut être adoptée, en dépit de l'alternance des solidari- sations et désolidarisations qui se produisent continuellement sous l'effet du fonctionnement de ce compresseur, avec une fréquence double du nombre de tours de régime normal déjà éleve, cette fréquence -3 - pouvant atteindre 6 000 opérations par minute et ceci, non seulement pour la résolution du problème posé, c'est-à-dire pour éviter les déga- genients de chaleur et phénomènes d'usure indésirables dans le mécanisme d'entraînement du compresseur, mais également parce que les couples moteurs supplémentaires qui agissent maintenant librement sur l'arbre de sortie et qui sont dûs à des forces engendrées par le gaz ou à des forces d'inertie, conduisent, sans autre apport d'énergie, à faire travailler le compresseur à une vitesse de rotation supérieure.à la vitesse d'entraînement d'une valeur pouvant atteindre 20 %. Ceci améliore également le rendement du compresseur bien que, en supplément, le compresseur soit nettement plus silencieux qu'en l'absence de la caractéristique suivant l'invention. Il est certes déjà connu, par la page 65 de la revue "dhf" 12/68, 14ème année, de raccorder des accouplements à roue libre à centrage externe, qui ne constituent pas une construction fermée à un circuit de lubrification déjà présent. En dehors du fait que ces accouplements à roue libre à centrage externe sont limités à l'utilisa- tion dans des espaces fermés, par exemple dans un carter de réducteur, cet état de la technique ne se rapporte pas à des utilisations de ces accouplements différentes de celles qui sont connues par les publica- tions précitées. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: - la Fig. 1 est une vue schématique de côté du compresseur à piston; - la Fig. 2 représente l'une des extrémités du vilebrequin par une vue partielle qui montre cette extrémité en coupe axiale dans une roue d'entraînement; - la Fig. 3 représente la roue d'entraînement de la Fig. 2 par une coupe transversale partielle prise suivant la ligne III-III de la Fig. 2; - la Fig. 4 est une vue partielle analogue à la Fig. 2 et représentant une variante de la roue d'entraînement du com- presseur à piston. -4- Le compresseur à piston 1 représenté sur la Fig. 1 comprend un vilebrequin 2 entraînant un piston habituel (non représenté) qui est entraîné en mouvement alternatif dans un cylindre 3 par le vile- brequin 2 et est lubrifié au moyen du circuit d'huile lubrifiante habituel, non représenté en détail. Sur la Fig. 1, on a uniquement représenté une réserve d'huile 5 qui se trouve dans le carter de vilebrequin 4 du com- presseur à piston 1 et d'o l'huile lubrifiante est refoulée, par une pompe à huile lubrifiante (non représentée) entre autres, dans un perçage d'arrivée 7 (voir Fig. 2) qui s'étend le long du vilebrequin 2 et, en même temps, le long d'un arbre d'entraînement 2a qui s'étend coaxialement -au vilebrequin 2. Dans une position décalée qui se trouve à l'opposé du perçage 7, par rapport à l'axe 6 de l'arbre, s'étend un perçage de sortie 8, qui renvoie d'une façon non représentée à la réserve d'huile 5. Ces perçages servent d'une façon qui sera expliquée dans la suite, à la lubri- fication et au refroidissement d'un groupe roue libre - roulement 10, logé.dans une roue d'entraînement 9 montée sur l'extrémité libre de l'arbre d'entraînement 2a, ce groupe étant représenté avec plus de détails sur les Fig. 2 et 3. La roue d'entraînement 9 renferme le groupe roue libre - roulement 10 entre son moyeu 11, qui est fixé d'une façon habi- tuelle-=sur l'arbre d'entraînement 2a, et une couronne 12 qui sert à la transmission du mouvement d'entraînement et qui peut servir, conformément à la forme de réalisation de la roue 9 qui est représentée sur la Fig. 1, de poulic d'entraînemert pour recevoir une courroie de transmission (noa représentée). Dans la réalisation représentée sur les Fig. 2 et 3, le moyeu Il forme en même temps, dans sa région axiale moyenne, le moyeu denté de la roue libre 13 qui présente, dans chaque intervalle entre ses dents 14, un rouleau cylindrique 15 servant d'organe de coincement. Du reste, les rouleaux cylindriques sont précontraints dans leur position de coincement, de la façon habituelle, chacun par un ressort 16. Avec chaque organe de coincement 15 coopère- dans chaque intervalle, entre deux dents 14 du moyeu, une piste de roulement 17 qui forme une surface de coincement. Sur chaque côté axial de la roue libre 13, le moyeu 11 forme par ailleurs une piste de roulement cylindrique 18 destinée à re- cevoir des organes de roulement 19, également constitués par des rou- leaux cylindriques et qui appartiennent respectivement à des palVers de roulement 20 et 21 du groupe roue libre - roulement 10. - Dans la région du plan transversal médian de la roue libre 13 et en même temps dans le plah axial de l'arbre d'entraînement 2a qui contient le perçage d'arrivée 7 et le perçage de retour 8, s'étendent des perçages transversaux, 22 et 23 respectivement, qui partent, l'un,du perçage d'arrivée 7 et, l'autre, du perçage-de retour 8 et qui s'étendent radialement vers l'extérieur en se prolongeant également à travers le moyeu 11, jusqu'à la fente annulaire 24 de la roue libre 13 (voir Fig. 2) qui renferme les organes de coincement 15, de sorte que non seulement la roue libre 13, mais également les deux paliers de roulement 20 et 21, garnis, à roulement plein, d'organes de'roulement 19, sont raccordés au circuit d'huile lubrifiante et refroidis efficacement par ce circuit. Ainsi qu'il ressort également de la Fig. 2, le groupe roue libre roulement 10 comprend également une bague extérieure 25 qui présente une surface périphérique intérieure cylindrique 26 commune à la roue libre 13 et aux deux paliers de roulement 20 et 21. Sur sa périphé- rie extérieure également cylindrique, non représentée en particulier, la bague extérieure 25 reçoit la couronne d'entraînement 12 qui forme une poulie à courroie, comme représenté sur la Fig. 1, et qui est calée soli- dairement en rotation au moyen d'une rainure 27 et d'une clavette. Sur la Fig. 2, on peut également voir que les organes de coincement 15 sont guidés axialement sur la périphérie extérieure du moyeu 11, de chaque côté, par une bague d'arrêt élastique 28 qui sert également de guide axial intérieur pour les organes de roulement 19 des deux paliers de roulement 20 et 21. Le guidage extérieur des organes de roulement 19 des deux paliers de roulement 20 et 21 est assuré'de chaque côté par un disque annulaire 29 ou. 30 fixé sur la face correspondante de la bague extérieure 25, dont le côté dirigé vers le compresseur est monté de manière étanche à l'huile par rapport à l'arbre d'entraînement 2a par une bague à lèvre 31. Sur le côté opposé, l'ouverture axiale du disque annulaire extérieur 30 est fermée de manière étanche à l'huile par un chapeau 32 qui coiffe l'extrémité libre de l'arbre d'entraînement 2a. En remplacement des paliers de roulement utilisés dans l'exemple de réalisation décrit plus haut, le groupe roue libre - roulement 10 pourrait également êere muni de roulements à billes 33 comme on l'a représenté sur la Fig. 4. - 6 - REVENDICATIONS 1 ) - Compresseur à piston équipé d'un circuit d'huile lubrifiante et d'une roue d'entraînement calée sur son arbre d'entrée, caractérisé en ce que la roue d'entraînement (9) renferme, entre son moyeu (11) et sa couronne d'entraînement extérieure (12) qui sert pour la transmission du mouvement d'entraînement, un groupe (10) formant roue libre et roulement et dont la fente annulaire (24) qui re- çoit les organes de coincement (15) de la roue libre (13), est isolée vers l'extérieur de manière étanche et est raccordée au circuit d'huile lubrifiante (5) du compresseur (1).: - ,,_, 8À,À, À,o 2 ) - Compresseur à piston suivant la revendica-. tion 1, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (2a) présente deux- J perçages-longitudinaux qui sont déportés par rapport à l'axe (6) de: : - l'arbre à l'opposé l'un de l'autre et dont l'un constitue un perçage d'arrivée (7) du circuit d'huile lubrifiante et l'autre un perçage de retour (8) de ce même circuit, tandis que ces deux perçages longitudi- naux sont raccordés respectivement, dans le plan axial de l'arbre d'en- traînement (2a) qui les contient, chacun par un perçage transversal radial (22, 23) dirigé vers l'extérieur, à la fente annulaire (24) qui - renferme les organes de coincement (15). 3 ) - Compresseur suivant l'une quelconque des - rwvendications I et 2, caractérisé en ce que le groupe (10) formaht roue libre et roulement comprend une roue libre (13) interposée entre deux paliers de roulement (20, 21). 4 ) - Compresseur suivant l'une quelconque des -25 revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une bague extérieure (25) du- groupe (10) formant roue libre et roulement est obturée de manière étanche à l'huile. à l'extrémité libre de l'arbre d'entraînement (2a) par un chapeau (32) qui coiffe cette extrémité libre. )-- Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en-ce que la bague extérieure (25) du groupe (10) formant-roue libre et roulement porte, sur le côté dirigé vers le compresseur, un.disque annulaire (29) qui est isolé de manière étanche par rapport à l'arbre d'entraînement (2a). -7 - ) - Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyeu (11) forme en même temps,le long de sa périphérie extérieure, les pistes de roulement (17, 18) des organes de coincement (15) et des organes de roulement (19). 70) - Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la roue libre (13) comprend un moyeu denté intérieur et, en tant qu'organes de coincement (15), un rouleau cylindrique logé dans chacun des intervalles compris entre les dents (14) de ce moyeu. 8 ) Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le groupe (10) formant roue libre et roulement comprend une bague extérieure (25) qui présente une périphérie intérieure cylindrique (26) commune aux organes de roulement (19) et aux organes de coincement (15). 90) - Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la roue d'entraînement (9) comprend une couronne d'entraînement (12) qui est montée solidairement en rotation sur une bague extérieure,distincte, (25) du groupe roue libre - roulement. 100) - Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la fente annulaire de cha- cun der roulements du groupe (10) formant roue librp et roulement est, à roulement plein, garnie de rouleaux cylindriques formant les organes de'roulement (19). 11 ) - Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la fente annulaire de chacun des roulements du groupe (10) formant roue libre et roulement contient un roulement à billes (33). ) - Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la fente annulaire (24) est raccordée à la réserve d'huile (5) du circuit d'huile lubrifiante.