Brevet FR2487445A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un compresseur radial, notamment à crosse oscillante, destiné à etre utilisé dans un appareil de conditionnement d'air pour automobiles. Les circuits de conditionnement d'air pour automobiles doivent comporter de petits compresseurs légers, commodément montés sur le moteur et entraînées par le même ensemble de courroies que le ventilateur, l'alternateur et la pompe de direction assistée, Un compresseur possédant ces qualités est du type alter natif radial, comprenant plusieurs pistons qui se déplacent dans des cylindres disposés radialement au tour du carter. cependant, un problème posé par ce type de compresseur est la difficulté du montage des pistons sur le vilebrequin et dans le carter. Un procédé connu comprend l'introduction des pistons par les cylindres et leur emmanchement à force dans un ensemble à crosse oscillante. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 910 164 décrit une technique plus satisfaisante et concerne un compresseur radial dont le carter est divisé, chacune des deux moitiés ayant plusieurs cavi tés transversales hémicylindriques. L'ensemble des pistons est placé dans l'une des moitiés et l'autre moitié est alors fixéesur la première. Un joint annulaire souple et relativement large de "Teflon" compen se les légers écarts entre les cavités correspondan tes formant un alesage.Une difficulté évidente de cette technique est la formation d'un bon joint étanche entre les moitiés de carter afin que celui-ci ne présente pas de fuite. Ce problème est surtout délicat dans le cas des carters d'aluminium qui ont des sur faces de nature poreuse. L'invention remédie aux inconvénients des compresseurs radiaux connus et résout les problèmes posés par montage préalable des pistons avec des chemi ses embouties d'acier avant le montage dans le carter. Les chemises empêchent les fuites à l'interface des moitiés du carter et donnent la compatibilité voulue pour l'usure au contact des pistons d'aluminium. Plus précisément, l'invention concerne un compresseur radial du type qui comporte un carter ayant plusieurs cylindres d'orientation radiale, un vilebrequin qui peut tourner dans le carter et qui est placé au centre par rapport aux cylindres, et des pistons raccordés au vilebrequin et logés dans les cylindres afin qu'ils s'y déplacent d'un mouvement alternatif. Le carter est du type divisé, comprenant deux moitiés raccordées à une interface qui recoupé axialement les cylindres. Selon l'invention, des chemises cylindriques sont montées dans chacun des cylindres et forment une surface de glissement du piston correspondant, tout en assurant l'étanchéité à l'interface des moitiés du carter, un dispositif assurant l'étanchéité à une extrémité de chacune des chemises. L'invention concerne aussi un procédé de montage de compresseur radial dans lequel les deux moitiés de carter ont des cavités hémicylindriques formant les cylindres, après raccordement ; le procédé comprend l'introduction des pistons séparés dans une chemise cylindrique correspondante, l'introduction des pistons et des chemises dans les cavités hémicylindriques correspondantes de l'une des moitiés du carter, la disposition de l'autre moitiéde carter sur la première moitié, les cavités hémicylindriques de la seconde moitié recouvrant les chemises, et la fixation des deux moitiés de carter l'une sur l'autre. Les chemises sont au contact des surfaces en regard des cavités et assurent l'alignement des cavités de chaque paire, en direction tangentielle, par rapport à l'axe du vilebrequin. L'invention concerne ainsi un compresseur radial à carter divisé dans lequel les fentes formées dans les parois des cylindres à l'interface des deux moitiés sont bouchées par des chemises d'acier dans lesquelles les pistons se déplacent. L'invention concerne aussi le refroidissement du joint rotatif d'un tel compresseur, une partie du fluide entrant de refroidissement passant dans la cavité du joint par l'intermédiaire d'un passage formé dans le vilebrequin. L'invention concerne aussi un compresseur radial à carter divisé dans lequel le carter est entouré par un boîtier externe en deux parties, délimitant les chambres d'aspiration et de refoulement du compresseur. L'invention concerne aussi un compresseur radial à crosse alternative et à carter divisé, compre nant un roulement à aiguille à coupelle emboutie, pla- cé dans la glissière de la crosse oscillante, si bien que des plaques de retenue sont superflues et le montage s'en trouve beaucoup facilité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe d'un compresseur radial à crosse oscillante selon l'invention - la figure 2 est une vue de bout en coupe partielle du compresseur, vu de la droite sur la figure 1 - la figure 3 est une vue en plan de l'un des éléments formant crosse oscillante et pistons dans le compresseur - la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 - la figure 5 est une vue de bout de l'un de ces éléments - la figure 6 est une perspective éclatée du carter ; et - la figure 7 est une coupe partielle d'une variante de compresseur. Le compresseur selon l'invention, représenté sur les dessins, comporte un carter 10 formé de deux moitiés 12 et 14 raccordées à une interface 16 par des vis 18 passant dans des joues 20. Chacune des moitiés du carter, avantageusement formée d'aluminium moulé, comporte quatre cavités hémicylindriques 22 formant les parois des cylindres. Lorsque les moitiés 12 et 14 sont montées, les cavités 22 forment ensemble les cylindres 24. Les joues 20 sont placées entre les cylindres adjacents 24. Le compresseur est du type radial à crosse oscillante et comporte deux éléments 26 et 28, comprenant une crosse oscillante et deux pistons aux extrémités, ces éléments étant montés initialement sur une glissière 30 et un vilebrequin 32. Un roulement 34 à aiguilles préalablement monté et comportant une coupelle emboutie, ayant des aiguilles 36 placées dans une coupelle annulaire 38 emboutie autour des aiguilles 36, permet la rotation relative de la glissière 30 et de la partie excentrique 40 du vilebrequin. Ce type de palier permet un montage facile du compresseur, contrairement aux aiguilles séparées qui nécessitent l'utilisation de plaques de retenue. Les pistons 26 sont placés dans des chemises embouties 42 d'acier de forme cylindrique, ayant deux courts flasques 44 aux extrémités externes. Les pistons 26 sont préalablement montés dans les chemises 42, avec les segments 46 en place, et l'ensemble comprenant le vilebrequin 32, les éléments 26, 28, la glissière 30, le roulement 34 et les chemises 42 est placé dans la moitié gauche 14 du carter 10 (sur la figure 1), le vilebrequin 32 passant dans des paliers 48 alors que les chemises 42 se logent dans les cavités 22. Un contre-poids 50 est fixé au vilebrequin 32 par une vis 52. L'autre moitié 12 du carter 10 est glissée sur le roulement 54 qui est aussi du type à coupelle emboutie afin que les cavités hémicylindriques 22 se trouvent en face des chemises 42. Les deux moitiés 12 et 14 du carter sont alors fixées par des vis 18. Des joints 56 d'étanchéité sont alors placés autour du carter 10. Le mécanisme des soupapes du compresseur comporte des plaques 58 qui sont repoussées en coopération étanche contre les flasques 44 des chemises 42 afin qu'elles soient serrées contre le carter 10, par des bagues élastiques 60. Un obturateur 62 d 'é- vacuation en forme de-lame est maintenu contre la plaque 58 par un dispositif 64 de retenue qui est fixé à la plaque 58 par un rivet 66. Lors de la course de compression du piston, un fluide de refroidissement sous pression est chassé par les orifices 67 de l'autre côté de la soupape 62. La soupape 68 d'aspiration, sous forme d'une feuille, est maintenue en place sur des orifices 70 d'aspiration par une vis 72 fixée dans le piston 26. Le boîtier externe 73 d'acier, comprenant un couvercle avant et un couvercle arrière 74 et 76, délimite des chambres 78 et 80 d'admission et de refoulement respectivement et réduit au minimum les problèmes posés par les fuites présentées normalement par les surfaces poreuses d'aluminium moulé. Le couvercle 76 est en butée contre le mécanisme 82 d'embrayage et d'entraînement et le couvercle 74 est fixé au carter 10 par une vis 84. Un tube 86 de refoulement et un tube 88 d'aspiration sont reliés aux chambres 80 et 78 respectivement. Les figures 3, 4 et 5 représentent plus en détail l'un des éléments 26 formant crosse transversale et pistons. I1 comporte un petit orifice carré 90 destiné à loger le vilebrequin 32, et une cavité ouverte plus grande 92 de forme générale carrée dans la glissière 30 peut se déplacer. Chaque élément est de préférence formé d'aluminium moulé, présentant la compatibilité voulue avec les chemises 22 d'acier au point de vue de l'usure. Un roulement 48 est retenue par une bague élastique 94 et une plaque 96 d'appui est maintenue en butée contre le couvercle 76, par une bague 98 de retenue et constitue aussi l'organe d'appui de l'enroulement 100 de l'embrayage. Cet enroulement se loge dans une cavité annulaire 102 d'une poulie 104 qui peut tourner sur le prolongement 106 du carter 10, sur un roulement 108 qui ne peut pas se déplacer car ii est maintenu par une bague élastique 110. Un moyeu 112 est raccordé au vilebrequin 32 par un écrou 114 et une plaque 116 est raccordée à l'armature 118 par-un ressort 120. Ce dernier est raccordé à la plaque 116 et à l'armature 118 par des rivets 122. Lorsque l'enroulement 100 est alimenté, l'armature 118 est tirée contre la poulie rotative 104 et la plaque 116 coopère par frottement avec le flasque 124 du moyeu 112 qui est claveté sur le vilebrequin 32 par une clavette 126. Ainsi, le vilebrequin 32 est entraîné par la poulie 104 lorsque l'armature 100 est en position de fonctionnement. Un problème important posé par les compresseurs de ce type est celui de la fuite du fluide de refroidissement par le roulement 48 et par le mécanisme 82 d'embrayage. Un joint rotatif destiné à empecher ces fuites comporte une plaque 128 d'étanchéité ayant une surface usinée et polie 130, un joint 132 de carbone et un joint 134 d'étanchéité. La plaque 128 coopère de façon étanche avec le prolongement 106 du carter 10 au niveau du joint 134 et est maintenue en place par une bague élastique 136. Le joint 132 de carbone qui tourne avec le vilebrequin 32 coopère de façon étanche avec ce dernier par l'intermédiaire d'un joint torique 138 et est repoussé étroitement contre la plaque 128 par le ressort 140, celui-ci étant maintenu en place par le dispositif 142 de retenue. Cependant, un problème posé par ce type de joint est qu'il dégage une quantité considérable de chaleur. Le joint est refroidi et lubrifié par disposition dans une cavité étanche 144 dans laquelle pénètre une partie du fluide entrant de refroidissement, par l'intermédiaire d'un passage 146. Ce dernier est relié à un passage 148 de plus grande diamètre formé dans le vilebrequin 32 et qui est relié à son tour à la chambre 78 d'aspiration par des orifices 150. Les cylindres 24, derrière les pistons 26, sont reliés à la chambre 78 d'aspiration par les orifices 152 du vilebrequin 32. Grâce à ce montage, une partie du fluide de refroidissement aspiré dans la chambre 78 circule dans le passage 148 du vilebrequin 32 et une partie circule dans la chambre étanche 144 par l'intermédiaire du passage 146. Le fluide revient dans les cylindres 24 par I'intermédiaire du roulement 48 à partir de la chambre 144. Cette disposition assure un meilleur refroidissement que le montage classique dans lequel le fluide de refroidissement est transmis au joint rotatif autrement que par un passage formé dans le vilebrequin. Lors du fonctionnement, lorsque la poulie 104 est entraînée par les courroies de l'automobile et lorsque l'enroulement 100 est alimenté, l'armature 118 est tirée contre la poulie 104 sur laquelle elle coopère par friction si bien que le vilebrequin 32 est entraîné. L'excentrique rotatif 140 provoque le deplacement orbital de la glissière 30 si bien que les éléments 26 se déplacent de façon alternative dans les cylindres correspondants 24. Dans les courses vers l'intérieur, un fluide de refroidissement est aspiré dans la chambre 78 d'aspiration et une partie pénètre dans le cylindre 24 par les orifices 152, le reste pénétrant dans le passage 148 de plus grand diamètre formé dans le vilebrequin 32.Une partie de ce fluide s'écoule dans les cylindres 24 par les orifices 154 et le reste circule par le passage 146 vers la chambre 144 afin que le joint rotatif soit refroidi. Le fluide de la chambre 144 circule dans le roulement 48, vers les cylindres 24. Lorsque les pistons s'écartent du vilebrequin, le fluide comprimé de refroidissement est chassé au niveau de la soupape 62 de sortie, dans la chambre 80 puis dans le tube 86 de sortie, vers le condenseur de conditionnement d'air (non représenté). Comme indiqué précédemment, les éléments composites 26 formant deux pistons et une crosse transversale, sont montés préalablement avec les segments 46 dans les chemises 22 et sont introduits, avec le vilebrequin 32, le roulement 34 et la glissière 30, comme un tout, dans la moitié 14 du carter. L'autre moitié 12 est alors placée sur l'ensemble et est fixée à la première moitié 14 par les vis 18. Après mise en place des soupapes, le couvercle 73 est fixé. La figure 7 représente une variante de montage de l'enroulement 100 de l'embrayage, le support 156 de l'enroulement étant serré entre le roulement 108 et le prolongement 106 du carter. Le boîtier avant 76 est retenu par une bague biseautée 158 de retenue, indépendamment du support 156. De cette manière, le compresseur peut être monté et vérifié sans mise en place de llembrayage. I1 est bien entendu que l'inventi on n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Compresseur radial, du type qui comprend un carter (10) ayant plusieurs cylindres (24) disposés radialement dans le carter, un vilebrequin (32) logé dans le carter afin qu'il puisse tourner et placé au centre par rapport aux cylindres, et des pistons raccordés au vilebrequin et logés dans les cylindres afin qu'ils s'y déplacent d'un mouvement alternatif, le carter (10) étant de type divisé comprenant deux moitiés (12, 14) raccordées à une interface qui recoupe axialement les cylindres (24), ledit compresseur étant carac térisé en ce qu'il comprend une chemise cylindrique (42) dans chacun des cylindres (24), formant une sur -face de glissement du piston correspondant et assurant l'étanchéité à l'interface des moitiés (12, 14) du carter, et un dispositif destiné à assurer l'étan- chéité à une extrémité de chacune des chemises. 2. Compresseur selon la revendication 1, carac térise en ce qu'il comprend une plaque à soupapes à l'extrémité externe de chaque cylindre, et le dispositif d'étanchéité comprend un flasque (44) formé sur la chemise (42) et serré entre la plaque à soupapes et le carter. 3. Compresseur selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'il est du type à crosse oscillante, ayant une glissière (30) et un roulement (34) place entre la glissière et le vilebrequin (32), le roulement étant du type à aiguilles à coupelle emboutie. 4. Compresseur selon la revendication 1, carac térisé en ce quiil comprend un mécanisme à soupapes associé à chacun des cylindres (24), à l'extrémité ex-terne des cylindres, un boîtier étanche (73) entourant le carter (10) et communiquant avec les cylindres par les mécanismes à soupapes, et un conduit externe de fluide raccordé au boitier et communiquant avec llin- térieur de celui-ci. 5. Compresseur selon la revendication 4, carac merise en ce que le boîtier (73) comporte deux moitiés (74, 76) raccordées au niveau d'une jonction qui se trouve dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du compresseur. 6. Compresseur selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comprend un joint entre le vilebrequin (32) et le carter (10), ce joint étant placé dans une chambre étanche, une entrée (88) d'aspiration du compresseur et un passage (146) de fluide formé dans le vilebrequin (32) et communiquant avec l'entrée (88) et débouchant dans la chambre étanche afin que le joint soit refroidi. 7. Compresseur radial pour automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (10) ayant plusieurs cylindres (24) disposés radialement, le carter étant du type divisé comprenant deux moitiés (12, 14) raccordées à une interface qui se trouve dans un plan recoupant axialement les cylindres le long de leurs axes centraux, un vilebrequin (32) logé dans le carter afin qu'il puisse tourner, un ensemble d'embrayage comprenant une poulie (104) d'entraînement pouvant tourner sur une première extrémité du carter (32), cet ensemble d'embrayage comprenant un dispositif assurant sélectivement la coo pération delapoulie (104) et du vilebrequin (32), plusieurs pistons destinés à se déplacer d'un mouvement alternatif dans les cylindres correspondants (24) et raccordés au vilebrequin (32), et une chemise cylindrique (42) placée dans chacun des cylindres (24) et ayant des parois internes contre lesquelles glissent les pistons. 8. Compresseur selon la revendication 7, carac térisé en ce qu'il comprend un joint rotatif placé entre le vilebrequin (32) et le carter (10), ce joint étant entouré dans une chambre étanche, une chambre (78) d'aspiration de fluide de refroidissement, et un passage (146) de circulation de fluide formé dans le vilebrequin et disposé entre la chambre d'aspiration et la chambre étanche afin qu'un fluide de refroidi sement parvienne sur le joint. 9. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier externe (73) entourant une partie au moins du carter (10) et ayant une canalisation externe (88) d'aspiration raccordée à une première partie du boîtier et une canalisation externe (86) de refoulement connectée à l'autre partie afin que le fluide de refroidissement passe de la première partie du boîtier vers les cylindres (24) pendant la course d'aspiration du piston et que le fluide de refroidissement passe des cylindres (24) à l'autre partie du boîtier lors de la course de compression des pistons, lesdites parties de boîtier coopérant l'une avec l'autre de façon étanche. 10. Procédé de montage d'un compresseur radial ayant plusieurs cylindres disposes radialement, comprenant un carter de type divisé ayant deux moitiés délimitant des cavités hémicylindriques formant les cylindres, lorsque les moitiés de carter sont raccor dées, ledit procédé etant caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de chacun des pistons dans une chemise cylindrique (42), l'introduction des pistons et des chemises dans les cavités hémicylindriques correspondantes (22) de l'une (12) des moitiés du carter, la disposition de l'autre moitié (14) du carter sur la première moitié (12), les cavités hémicylindriques recouvrant les chemises (42) des cylindres, et la fixation des deux moitiés de carter l'une sur l'autre. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la disposition,autour du carter (10) et des pistons, d'un boîtier externe (73) délimitant des chambres d'aspiration et de refoulement autour du carter.