Brevet FR2559844A1 — publié le 19850823

"Compresseur de type à plaque oscillante, muni d'un mécanisme de réglage de capacité" L'invention concerne un compresseur de réfrigérant de type à plaque oscillante, muni d'un méca- nisme de réglage de capacité, ce compresseur étant plus particulièrement destiné à être utilisé dans un système de conditionnement d'air. En général, dans un appareil de conditionne- ment d'air, la commande thermique est obtenue par un fonc- tionnement intermittent du compresseur en réponse à un signal provenant d'un thermostat placé dans la pièce à refroidir. Lorsque la température de la pièce a été abaissée à la température voulue, la capacité de refroi- dissement du système de conditionnement d'air n'a généra- lement plus besoin d'être très grande pour assurer le refroidissement supplémentaire dû à d'autres variations de température de la pièce, ou pour maintenir la pièce à la température voulue. Par suite, après que la pièce ait été refroidie à la température voulue, la technique la plus couramment utilisée pour commander la sortie du compresseur consiste à le faire fonctionner de manière intermittente. Cependant, ce fonctionnement intermittent du compresseur a pour résultat l'application intermittente d'une charge relativement importante au mécanisme d'entraînement du compresseur pour faire fonctionner celui-ci. Dans les compresseurs de conditionnement d'air d'automobiles, le compresseur est entraîné par le moteur de l'automobile par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique. Ces compresseurs de conditionnement d'air d'automobiles ont à faire face aux mêmes problèmes de charge intermittente que ceux décrits ci-dessus, lorsque la cabine des passagers atteint la température voulue. La commande du compresseur s'obtient normalement par un fonctionnement intermittent du compresseur grâce à l'embrayage électromagnétique couplant le moteur de l'automobile à ce compresseur. Ainsi, la charge relativement importante nécessaire pour entraîner le compresseur, est appliquée de manière intermittente au moteur de l'automobile. De plus, comme le compresseur de conditionne- ment d'air d'une automobile est entrainé par le moteur de cette automobile, la vitesse de rotation du mécanisme d'entralnement varie d'un moment à un autre, ce qui fait varier la capacité de refroidissement proportionnellement à la vitesse de rotation du moteur. Comme la capacité de l'évaporateur et du condenseur du système de conditionne- ment d'air ne varient pas, le comprsseur effectue un travail inutile lorsqu'il est entraîné à grande vitesse. Pour éviter ce travail inutile, les compresseurs de conditionnement d'air d'automobiles selon l'art antérieur, sont souvent commandés. par un fonctionnement intermittent de l'embrayage électromagnétique. Cependant, cela conduit encore à appliquer une charge importante, de manière intermittente, au moteur de l'automobile. Une solution aux problèmes ci-dessus consiste à commander la capacité du compresseur en fonction des besoins de refroidissement. L'une des constructions permet- tant de régler la capacité du compresseur, en particulier dans le cas d'un compresseur de type à plaque oscillante, est décrite dans le Brevet U.S.A. NO 3 861 829 déposé par Roberts et Cie. Dans ce brevet de l'art antérieur, est décrit un compresseur de type à plaque oscillante utilisant un dispositif d'entralnement de rotor de came pour entraîner respectivement un certain nombre de pistons et pour faire varier la pente d'une surface inclinée du rotor de came de manière à modifier la longueur de course des pistons. Comme la longueur de course des pistons à l'intérieur des cylindres est directement liée à l'angle de pente de la surface inclinée, le déplacement du compresseur se règle facilement en faisant varier cet angle de pente. De plus, la variation de l'angle de pente s'obtient par différence de pression entre une chambre d'aspiration et une chambre de manivelle dans laquelle est placé le dispositif d'en- trainement. Dans ces mécanismes de réglage de capacité selon l'art antérieur, la construction permettant de faire varier l'angle d'inclinaison du rotor de came en fonction des besoins de refroidissement, est compliquée et augmente les dimensions extérieures du compresseur. De plus, comme un trou de grandes dimensions est percé à la fois dans la plaque oscillante et dans le rotor de came pour permettre le passage de l'arbre d'entra!nement et les variations de l'angle de pente, la plaque oscillante provoque des vibrations inutiles. L'invention a pour principal but de pallier les inconvénients ci-dessus de l'art antérieur en créant un compresseur de réfrigérant perfectionné contenant un mécanisme de variation d'angle simple du dispositif d'en- trainement de rotor de came. L'invention a également pour but de créer un compresseur réfrigérant permettant de réduire les vibrations de la plaque oscillante. L'invention a enfin pour but d'atteindre les résultats cidessus au moyen d'une construction simple et de petite taille. A cet effet, l'invention concerne un compresseur de réfrigérant comprenant un carter de compres- seur muni d'un bloc de cylindre comprenant un certain nombre de cylindres et une chambre de manivelle placée au voisinage de ce bloc de cylindre, un piston monté en glissement dans chacun des cylindres pour aller et venir sous l'action d'un mécanisme d'entraînement comprenant une plaque oscillante, un rotor d'entraînement d'entrée et un arbre d'entraîne- ment relié à ce rotor pour le faire tourner, une plaque d'extrémité avant montée sur le carter de compresseur et comprenant un palier destiné à supporter en rotation l'arbre d'entraînement, une plaque d'extrémité arrière placée du côté opposé du carter de compresseur et compor- tant une chambre d'aspiration et une chambre d'échappement, la chambre de manivelle et la chambre d'aspiration étant reliées par un passage et des moyens de commande contrôlant l'ouverture et la fermeture de ce passage, compresseur caractérisé en ce que le rotor d'entraînement d'entrée comporte un élément de rotor fixé à l'extrémité intérieure de l'arbre d'entraînement, et une plaque inclinée munie d'une surface inclinée au voisinage immédiat de la plaque oscillante, cette plaque inclinée étant reliée de manière articulée à l'élément de rotor pour qu'on puisse faire varier son angle d'inclinaison, la plaque oscillante étant montée de manière à effectuer un mouvement de mutation sur l'élément de support, celui-ci étant monté en glissement axial dans le bloc de cylindre. L'invention sera décrite en détail en se référant à la figure unique cijointe représentant une coupe verticale d'un compresseur de réfrigérant selon une forme préférée de réalisation de l'invention. Sur la figure représentant un compresseur de réfrigérant selon l'invention, le compresseur, repéré dans son ensemble par la référence 1, comprend un ensemble de carter de cylindre fermé 10 constitué par un bloc de cylindre 101, une partie creuse formant une chambre de manivelle 13, une plaque d'extrémité avant 11, et une plaque d'extrémité arrière 12. La plaque d'extrémité avant Il est montée sur la partie d'extrémité gauche de la chambre de mani- velle 13, par un certain nombre de boulons (non représentés). La plaque d'extrémité arrière 12 et la plaque de soupape 14 sont montées sur le bloc de cylindre 101 par un certain nombre de boulons (non représentés). Une ouverture 111 est percée dans la plaque d'extrémité avant 11 pour recevoir l'arbre d'entraînement 15. Un manchon annulaire 112 fait saillie sur la surface d'extrémité avant de la plaque d'extrémité 11, et entoure l'arbre d'entraînement 15 pour former une cavité d'étanchéité d'arbre 112a. Un ensemble d'étanchéité d'arbre 16 est monté sur l'arbre d'entrai- nement 15, à l'intérieur de la cavité d'étanchéité d'arbre 112a. L'arbre d'entraTnement 15 est supporté en rotation par la plaque d'extrémité avant 11 par l'inter- médiaire d'un palier de roulement 17 placé dans l'ouver- ture 111. L'extrémité intérieure de l'arbre d'entraînement est munie d'une plaque d'isolement ou d'un dispositif de rotor de came 18. L'extrémité extérieure de l'arbre d'entraînement 15, partant extérieurement du manchon 112, est reliée en fonctionnement au moteur du véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif de poulie placé autour de la partie extérieure du manchon 112. Le dispositif de rotor de came 18 comprend un corps de plaque 181 fixé sur l'extrémité terminale intérieure de l'arbre d'entralnement 15, et une partie de bras 182 partant axialement du corps de plaque 181. Un trou rectangulaire 183 est percé dans la partie d'extrémité extérieure de la partie de bras 182. Un élément de plaque annulaire 19 servant de plaque inclinée munie d'une surface en pente, est relié à la partie d'extrémité extérieure de la plaque de bras 182 par l'intermédiaire de la partie d'accouplement 191 formée sur la partie périphérique exté- rieure de celle-ci, de manière à venir en face de la partie de bras 182. Un trou de passage 192 est percé dans la partie d'accouplement 191. Une tige 20 passe à travers le trou de passage 192 de la partie d'accouplement 191, et à travers le trou rectangulaire 183 de la partie de bras 182, de sorte que l'élément de plaque annulaire 19 est couplé en rotation au corps de plaque 181 pour per- mettre le mouvement de rotation autour de la tige 20. La tige 20 pénètre également en glissement dans le trou rectangulaire 183, de sorte que cette tige 20 peut se déplacer le long du trou 183. La construction d'accouple- ment ci-dessus entre le corps de plaque 181 et l'élément de plaque annulaire 19, fonctionne en mécanisme d'arti- culation. La surface inclinée de l'élément de plaque annulaire 19 est placée au voisinage immédiat de la surface de la plaque oscillante 21 comportant une projection annu- laire axiale 211 pénétrant dans la partie centrale 193 traversant l'élément de plaque annulaire 19. Par suite, l'élément de plaque annulaire 19 est monté en rotation sur la projection axiale annulaire 211 de la plaque oscillante 21, par l'intermédiaire du palier de support 22. De plus, la plaque oscillante 21 est montée de manière à effectuer un mouvement de mutation, mais sans rotation, sur la partie sphérique 231 de l'élément de cavité sphérique 23 monté dans le trou central 10la de la partie centrale du bloc de cylindre 101, c'est-à-dire que la partie concave 212 de la plaque oscillante 21 est en contact avec la surface périphérique extérieure de la partie sphérique 231 pour permettre le mouvement de mutation sans rotation de la plaque oscillante 21. La position axiale de l'élément de cavité à tête sphérique 23 dans le trou central lûla, se détermine en vissant la vis de réglage 24 dans la partie filetée du trou central 101a, et un ressort hélicoidal 125 est monté dans le trou borgne 232 de l'élément de cavité à tête spfiérique 23 pour pousser celui-ci contre la plaque oscillante 21. Un autre ressort hélicoidal 126 est monté entre la surface d'extrémité du corps de plaque 181 et la surface de fond du trou borgne 194 formé dans la partie centrale de la projection annulaire axiale 191 de la plaque oscillante. Ainsi, la plaque oscillante 19 est, d'une façon générale, poussée vers l'élément de cavité à tête sphérique 23. Un palier de butée à aiguilles 25 est monté entre la surface en pente de l'élément de plaque annulaire 19 et la plaque oscillante 21, pour obtenir un mouvement de rotation doux du dispositif de rotor de came 18. La rotation de la plaque oscillante 21 est empêchée par une tige ou une barre de guidage 26 fixée sur le fond de cette plaque oscillante. Une extrémité de la tige 26 pénètre dans une rainure de guidage longi- tudinale 102 formée sur la surface périphérique intérieure du carter, pour permettre son mouvement de va et vient par l'intermédiaire d'un élément de guidage 27. Le bloc de cylindre 101 comporte un certain nombre de cylindres 28 disposés annulairement, dans lesquels glissent des pistons 29. Une disposition typique comporte cinq cylindres, mais on peut utiliser un plus grand nombre ou un plus petit nombre de cylindres. Tous les pistons 29 sont reliés à la plaque oscillante 21 par des tiges de liaison 30. La bille 301 située à une extrémité d'une tige vient se loger dans une cavité 291 du piston 29, et la bille 302 située à l'autre extrémité de la tige 30 vient se loger dans la cavité 213 de la plaque oscillante 21. Il est évident que bien qu'une seule liaison à billes et cavités soit représentée sur la figure 1, il existe un certain nombre de cavités disposées circulairement sur le pourtour de la plaque oscillante 21 pour recevoir les billes des différentes tiges, et que chaque piston 29 est muni d'une cavité destinée à recevoir l'autre bille de la tige 30. La plaque d'extrémité arrière 12 est formée de manière à définir une chambre d'aspiration 121 et une chambre d'échappement 122. Un élément de plaque de soupape 14, fixé à l'extrémité du bloc de cylindre 101 par la vis solidaire de la plaque d'extrémité arrière 12, est muni d'un certain nombre d'orifices d'aspiration à soupapes 141 branchés entre la chambre d'aspiration 121 et les cylindres respectifs 28, et d'un certain nombre d'orifices d'échappement à soupapes 142 branchés entre la chambre d'échappement 122 et les cylindres 28 respectifs. Des soupapes à anche convenables, montées dans l'orifice d'aspiration 121 et dans l'orifice d'échappement 122, sont décrites dans le Brevet U.S.A. NO 4 011 029 déposé par Shimizu. Comme indiqué sur la figure, la chambre de manivelle 13 est reliée à la chambre d'aspiration 121 par un passage 30 branché entre le bloc de cylindre 101 et la plaque de soupape i2. L'ouverture et la fermeture du passage 30 sont commandées par une soupape magnétique 31 placée à mi-chemin du passage 30. En cours de fonctionnement, l'arbre 15 est entraîné en rotation par le moteur du véhicule, par l'inter- médiaire d'un dispositif à poulie, et le dispositif de rotor de came comprenant l'élément de plaque annulaire 19, est entraîné en rotation, avec l'arbre 15, pour produire un mouvement de mutation sans rotation de la plaque oscil- lante 21, autour de la partie sphérique 231 de l'élément de cavité à tête sphérique 23. Le mouvement de rotation de la plaque oscillante 21 est empêché par la tige 26 partant de la plaque oscillante 21 et s'adaptant en glisse- ment dans la rainure de glissement 102, par l'intermédiaire de l'élément de guidage 27. Lorsque la plaque oscillante 21 effectue son mouvement de mutation, les pistons 29 vont et viennent en décalage de phase dans leurs cylindres res- pectifs 28. Par suite du mouvement de va et vient des pistons 29, le gaz réfrigérant introduit dans la chambre d'aspiration 121 par un orifice d'admission de fluide 32 formé sur la plaque d'extrémité arrière 12, est admis dans chaque cylindre 28 par l'orifice d'aspiration 141, puis comprimé. Le réfrigérant comprimé est évacué de chaque cylindre 28 vers la chambre d'échappement 122, par l'orifice de sortie 142, pour passer dans un circuit de fluide extérieur, constitué par exemple par un circuit de refroidissement, en sortant par un orifice de sortie de fluide (non représenté). Pendant le fonctionnement du compresseur, si l'on actionne la soupape magnétique 31 pour ouvrir le passage 30, la pression régnant dans la chambre de manivelle 13 est maintenue à la valeur de la pression d'aspiration car la chambre de manivelle 13 communique avec la chambre d'aspiration 121 de la plaque d'extrémité arrière 12 par le passage 30. Dans ces conditions, pendant la course de compression des pistons, la force de réaction de compression du gaz agit normalement sur la plaque oscillante 21. La force résultant de cette réaction est reçue par la liaison articulée montée entre le corps de plaque 181 et l'élément de plaque annulaire 19, c'est-à-dire que le moment M1 faisant tourner la plaque oscillante, provoqué par la force de réaction du gaz agissant sur le piston, agit sur la liaison articulée. De plus, si l'on considère le moment M2 dû à la différence des forces de rappel des deux ressorts hélicoidaux 125, 126, et le moment M3 dû à la différence de pression entre la chambre de manivelle 13 et la chambre d'aspiration 121, seul le moment M2 est opposé au moment M1 car la différence de pression n'existe pas. Par suite, si les forces de rappel des deux ressorts sont déterminées de façon que M1"M2, l'élément de plaque annulaire 19 entraîne le corps de plaque 181 vers l'avant. Ainsi, la partie d'accouplement 191 de l'élément de plaque annulaire 19, est poussée vers l'extrémité supérieure du trou rec- tangulaire 183 et l'angle d'inclinaison de l'élément de plaque annulaire 19 est amené à sa valeur maximum par rapport à la plaque verticale, par l'intermédiaire de la tige 20. Il en résulte la course maximum des pistons 19 à l'intérieur des cylindres 28, ce qui correspond à la capacité de refroidissement normale du compresseur. Au contraire, si le passage 30 est fermé par la soupape magnétique 31, la pression régnant dans la chambre de manivelle 13 monte progressivement, ce qui aboutit à une faible différence de pression, car le souffle de gaz s'échappant de la chambre de cylindre vers la chambre de manivelle 13 par l'intervalle compris entre les pistons et les cylindres au cours de la course de compression, est contenu dans la chambre de manivelle 13. Pendant la montée de la pression dans la chambre de mani- velle, la valeur du moment M3 obtenu augmente en fonction de l'augmentation de pression dans la chambre de manivelle 13. Ce moment M3 est opposé au moment M1 de sorte qu'au bout d'un certain temps, l'amplitude totale des moments M2 et M3 dépasse le moment Mi. Dans ce cas, un moment dirigé en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de la liaison articulée, agit sur l'élément de plaque annulaire 19, de sorte que l'angle d'inclinaison de l'élé- ment de plaque annulaire 19 diminue. La diminution de l'angle d'inclinaison se poursuit jusqu'à ce que la tige 20 s'adapte contre la partie d'extrémité inférieure du trou rectangulaire 183. Du fait de la diminution de l'angle d'inclinaison, la course des pistons dans les cylindres est réduite et la capacité du compresseur diminue progressivement. Comme il n'est pas souhaitable de stopper complètement le mouve- ment des pistons car cela stopperait également les débits de gaz réfrigérant et d'huile de lubrification, un certain mouvement des pistons doit être conservé pour maintenir la lubrification du compresseur. Comme indiqué ci-dessus, selon l'invention, 1l le dispositif de rotor de came comprend un corps de plaque et une plaque annulaire tous deux reliés par la liaison articulée de façon qu'on puisse faire varier l'angle d'in- clinaison de la plaque annulaire, et la plaque oscillante est montée de manière à effectuer un mouvement de mutation sur le mécanisme de joint à rotule fixant la position du centre d'oscillation. On obtient ainsi une construction simple permettant de faire varier l'angle d'inclinaison, cette construction simple pouvant se loger dans un compres- seur de petite taille. De plus, le centre d'oscillation de la plaque oscillante est maintenu par le mécanisme de support à joint sphérique, ce qui évite les vibrations inutiles de la plaque oscillante. REVENDICATIONS 1 ) Compresseur de réfrigérant (1) comprenant un carter de compresseur (10) muni d'un bloc de cylindre (101) comprenant un certain nombre de cylindres (29) et une chambre de manivelle (13) placée au voisinage de ce bloc de cylindre (101), un piston (29) monté en glissement dans chacun des cylindres (28) pour aller et venir sous l'action d'un mécanisme d'entraînement comprenant une plaque oscil- lante (21), un rotor d'entraînement d'entrée (18) et un arbre d'entralnement (15) relié à ce rotor pour le faire tourner, une plaque d'extrémité avant (11) montée sur le carter de compresseur (10) et comprenant un palier (17) destiné à supporter en rotation l'arbre d'entralnement (15), une plaque d'extrémité arrière (12) placée du côté opposé du carter de compresseur (10) et comportant une chambre d'aspiration (121) et une chambre d'échappement (122), la chambre de manivelle (13) et la chambre d'aspi- ration étant reliées par un passage (30), et des moyens de commande (31) contrôlant l'ouverture et la fermeture de ce passage (30), compresseur caractérisé en ce que le rotor d'entraînement d'entrée (18) comporte un élément de rotor (181) fixé à l'extrémité intérieure de l'arbre d'en- tra;nement (15), et une plaque inclinée (19) munie d'une surface inclinée au voisinage immédiat de la plaque oscillante (21), cette plaque inclinée (19) étant reliée de manière articulée à l'élément de rotor (182) pour qu'on puisse faire varier son angle d'inclinaison, la plaque oscillante (21) étant montée de manière à effectuer un mouvement de mutation sur l'élément de support (231), celui-ci étant monté en glissement axial dans le bloc de cylindre (101). 2 ) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque inclinée (19) est généra- lement poussée contre la plaque oscillante (21) par un premier élément élastique (126), et en ce que l'élément de support (231) est généralement poussé contre la plaque oscillante (21) par un second élément élastique (125). 3 ) Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les premier (126) et second (125) éléments élastiques sont des ressorts hélicoidaux. 4 ) Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque inclinée (19) est montée en rotation sur la plaque oscil- lante (21) par un palier de support (22). ) Compresseur selon l'une quelconque des- revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque oscillante (21) comporte en son centre un bossage annulaire (211) destiné à pénétrer dans un trou central (193) percé dans la partie centrale de la plaque inclinée (19), et en ce que le palier de support (22) est placé dans l'intervalle compris entre le trou central (193) et le bossage annulaire (211), pour supporter en rotation la plaque inclinée (19) sur la plaque oscillante (21). 6 ) Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de rotor (181) est muni d'une partie de bras (182) faisant saillie axialement, et en ce qu'un trou rectangulaire (183) est percé dans la partie d'extrémité extérieure de la partie de bras (182), la plaque inclinée (19) comportant une partie d'accouplement située dans une position corres- pondant à la partie de bras (182) et constituée par une tige (20) pénétrant dans un trou correspondant, le trou rectangulaire (183) étant percé entre la plaque de rotor (183) et la plaque incliné (19), de manière à permettre le mouvement de rotation de la plaque inclinée (19) autour de la tige (20).