Brevet FR2563871A1 — publié le 19851108

Compresseur pour alimenter un moteur thermique d'un véhicule à moteur. La présente invention concerne un compresseur pour ali- menter des moteurs thermiques de véhicules, notamment pour alimenter les cylindres de moteurs à combustion interne à allumage par étincelle/'ou de moteurs diesel de véhicules à moteur. Les compresseurs, notamment les compresseurs à dépla- cement positif,connus dans la technique antérieure pour cette application, comportent un corps principal ayant une chambre de travail à l'intérieur de laquelle tournent deux corps lobés, lesquels corps sont toujours en relation d'étanchéité le long d'une génératrice parallèle à l'axe du corps principal; en outre, cette chambre de travail communique avec un conduit d'admis- sion et un conduit de refoulement, lesquels conduits sont disposés radialement dans le corps principal, et les deux corps rotatifs sont souvent en fonte de fer. Toutefois, cette configuration connue présente divers inconvénients, par exemple un poids relativement élevé du compresseur, la nécessité d'avoir à effectuer diffé- rentes opérations lors de la fabrication et une dimen- sion transversale relativement importante du corps principal. Le but de la présente invention est de procurer un com- presseur, notamment mais de façon non exclusive, un compresseur du type à déplacement positif, pour alimen- ter des moteurs thermiques de véhicules, qui ne présen- te pas les inconvénients ci-dessus indiqués, qui est réalisé de façon plus économique et qui a un poids beau- coup plus faible,le tout combiné avec un processus de production plus simple et avec une adaptation facile à différentes applications techniques. D'autres buts et avantages obtenus avec le compresseur de la présente invention apparaîtront dans la descrip- tion suivante. Selon la présente invention, un compresseur pour ali- menter un moteur thermique d'un véhicule à moteur com- porte un corps principal ayant une chambre de travail à l'intérieur de laquelle tournent au moins deux corps qui sont toujours en relation d'étanchéité le long d'au moins une génératrice parallèle à l'axe du corps principal, et dans lequel la chambre communique avec un conduit d'admission et un conduit de refoulement, carac- térisé par le fait qu'il comporte des composants ayant une structure portante relativement rigide et dont la forme extérieure est obtenue par moulage d'un matériau sur cette structure portante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe latérale d'une pre- mière réalisation d'un compresseur à déplacement posi- tif selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe prise selon la li- gne II-II du compresseur de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe-transversale d'un corps rotatif du compresseur de la figure 2; - la figure 4 est une vue partielle de devant d'un cha- peau terminal du compresseur de la figure 1; - les figures 5, 6 et 7 sont des vues en coupe prises respectivement selon les lignes V-V, VI-VI et VII-VII, du chapeau terminal complet de la figure 4; - la figure 8 est une vue partielle en bout d'un corps rotatif interne du compresseur de la figure 1; et - la figure 9 est une vue en coupe transversale d'une réalisation différente d'un corps tournant à l'inté- rieur de la chambre de travail du compresseur de la figure 1. En se reportant aux figures 1 et 2, un compresseur déplacement positif selon la présente invention est repéré dans son ensemble en 1; ce compresseur comprend un corps principal 2 délimitant à l'intérieur une cham- bre de travail 3 dans laquelle tournent deux corps 4, 4' qui sont toujours en relation d'étanchéité le long d'au moins une génératrice parallèle à l'axe longitu- dinal du corps principal 2. Cette chambre de travail 3 est fermée à ses extrémités par deux chapeaux terminaux et 6 qui sont fixés de façon étanche sur le corps principal 2 par six tirants 7 qui passent à travers le corps principal 2 parallèlement à son axe et qui ont des extrémités filetées, dont l'une est raccordée au chapeau terminal 6 d'une manière qui sera représentée plus en détail ci-après, tandis que l'autre extrémité se projette à l'extérieur du chapeau terminal opposé 5, un écrou de blocage correspondant 9 avec une ron- delle 10 étant vissé sur cette extrémité. Le position- nement angulaire précis entre le corps principal 2 et les chapeaux terminaux 5 et 6 est en outre déterminé par des tétons de centrage 12 (figure 2). En conséquen- ce, le corps principal 2 se développe longitudinalement le long de l'axe de la chambre de travail 3 et est réa- lisé de façon appropriée par extrusion, d'alliage d'alu- minium, des trous d'allégement 13 s'étendant longitudi- nalement. Un conduit d'admission 14 et un conduit de refoulement 15, communiquant avec la chambre de travail 3, sont formés dans le corps principal 2 en étant oppo- sés l'un à l'autre, ces conduits étant parallèles à l'axe du corps principal 2 et s'étendant sur toute la longueur de celui-ci. Les conduits 14 et 15 communi- quent dans le chapeau terminal 6 avec des conduits traversants respectifs 16 formés dans le chapeau termi- nal 6 lui-même, ces conduits 16 étant également prati- quement parallèles à l'axe longitudinal du compresseur 1. Selon la présente invention, ces corps rotatifs 4 et 4' et les chapeaux terminaux 5 et 6 sont formés par une structure portante relativement rigide, de façon appro- priée métallique, et leur forme extérieure est obtenue en moulant, de façon appropriée en moulant par injec- tion, une matière plastique sur la structure portante. Les deux corps rotatifs 4 et 4', représentés plus en détail sur la figure 3, ont une structure portante 80, constituée par des tôles d'acier,dont la longueur est presque égale à la longueur de ces corps 4 et 4', et dont la forme est similaire à la forme extérieure de ces corps; en particulier, cette structure portante 80 est constituée par deux tôles 81 et 82 dont les extré- mités 83 sont fixées, par exemple par soudage, sur des arbres respectifs 21 ou 22, de façon appropriée en acier, disposés parallèlement à l'axe du corps prin- cipal 2 et supportés à leurs extrémités par des rou- lements à billes23 logés respectivement dans les cha- peaux terminaux 5 et 6 d'une manière qui sera décrite ultérieurement. Ces deux tôles 81 et 82 (figure 3) ont des sections en vis-à-vis diamétralement opposées 84 qui divergent ensuite vers l'extérieur et sont à nou- veau fixées sur les arbres 21 et 22 par des portions intermédiaires 85. Ces tôles 81 et 82 comportent une multiplicité de trous 87 qui, tout en permettant le passage des électrodes de soudure pour fixer les extré- mités 83 et les portions 85 sur les arbres 21 et 22, permettent également le passage du matériau 88 qui doit être moulé sur la structure portante 80 pour obtenir la forme extérieure désirée pour le corps tournant 4 ou 4'; comme on le voit sur les figures 2 et 3, ces corps ont chacun un profil conjugué qui assure une étanchéité entre eux le long d'une ligne pratiquement continue; en conséquence, ces deux corps rotatifs 4 et 4' ont une forme extérieure pratiquement lobée et ont une longueur pratiquement égale à celle de la chambre de travail 3. Les chapeaux terminaux 5 et 6 ont également une struc- ture portante 90 constituée de façon appropriée par une tôle d'acier de forme appropriée et percée de façon à comporter les divers trous pour le logement et le raccordement des divers composants et pour procurer les conduits traversants 16. Sur cette structure por- tante 90,on moule ensuite, de façon appropriée par moulage par injection; un matériau 91, de façon appro- priée une matière plastique, pour obtenir la forme ex- térieure désirée. En conséquence, ces chapeaux termi- naux 5 et 6 ferment complètement les extrémités de la chambre de travail 3 à l'exception des conduits 16 pas- sant à travers le chapeau terminal 6 et n'ayant des trous que pour le passage des arbres 21 et 22 sur les- quels:, dans les portions intérieures des chapeaux ter- minaux 5 et 6, sont disposés des joints d'étanchéité annulaires 25 et des joints à lèvre 26 qui sont in- terposés entre ces joints d'étanchéité 25 et les rou- lements à billes 23. Les deux roulements à billes23 logés dans le chapeau terminal 5 sont positionnés axialement par une plaque métallique extérieure 28 fixée par des vis 29 sur la surface extérieure du chapeau terminal 5, tandis que les deux roulements à billes23 logés dans le chapeau terminal 6 sont positionnés avec rattrapage automa- tique du jeu axial par l'intermédiaire de douilles 31 agissant sur la surface frontale extérieure des rou- lements 23 qui peuvent coulisser axialement dans les sièges formés dans le chapeau terminal 6. Ces douilles 31 ont un bord périphérique extérieur contre lequel s'appuie une extrémité d'un ressort respectif 32 sur l'autre extrémité duquel agit une cuvette 33 qui est fixée par les vis 34 sur la surface extérieure du chapeau terminal 6. L'extrémité gauche de l'arbre 21 se projette hors de la plaque 28 à travers un trou dans lequel est placé un joint d'étanchéité 35, et une poulie d'entraînement 37 est fixée sur cette extrémité pour tourner avec la broche. L'autre extrémité de l'arbre 21 et l'extré- mité contiguë de l'arbre 22 passe à travers lesdouil- les respectives 31 avec interposition d'un joint à lèvre annulaire 39 et ont une section terminale tronco- nique sur laquelle est fixé un pignon respectif 41 et 41' qui engrènent ensemble à l'extérieur de la cuvette 33. Ces pignons 41 et 41' sont fixés axialement par des écrous 42 vissés sur les extrémités filetées des arbres 21 et 22. L'espace contenant ces pignons 41 et 41' est.fermé par un carter 43 qui est fixé sur le cha- peau terminal 6 d'une manière qui sera décrite plus en détail. L'espace enfermé par ce carter 43 est, de façon appropriée, rempli d'un matériau de lubrification pour les pignons 41 et 41', de façon appropriée de la graisse de lubrification. Un carter 46 est monté sur le carter 43 au moyen de vis 45, ce carter 46 ayant des conduits d'arrivée 47 et de sortie 48 pour un fluide de refroi- dissement. Afin d'améliorer l'étanchéité au fluide dans la chambre de travail 3 pour le fluide qui est transféré entre le conduit d'admission 14 et le conduit de refoulement 15, il est prévu un joint du type labyrinthe à la fois entre les surfaces en vis-à-vis des deux corps rotatifs 4 et 4' et entre les surfaces en vis-à-vis de ces corps rotatifs 4 et 4' et les surfaces intérieures de la chambre de travail 3, ainsi qu'entre les surfaces des extrémités de ces corps rotatifs 4 et 4' et les chapeaux terminaux 5 et 6. Ces moyens d'étanchéité sont consti- tués par une multiplicité de nervures surfaciques ad- jacentes 50 (figure 8) formées sur les surfaces des corps rotatifs 4 et 4' selon des génératrices parallè- les à l'axe, par une multiplicité de nervures surfaci- ciques en vis-à-vis 51 formées sur la surface interne de la chambre de travail 3 du corps principal 2 dans une direction parallèle à son axe longitudinal, comme on le voit dans le détail A de la figure 2, et par des nervures surfaciques parallèles 54 formées sur les sur- faces terminales des corps rotatifs 4 et 4', comme on peut le voir dans le détail B de la figure 8. De façon appropriée, le matériau 88 dont sont constitués les corps rotatifs 4 et 4' peut être un matériau abrasif de façon à s'auto-adapter dimensionnellement par abra- sion sur les surfaces des chapeaux terminaux 5 et 6, sur la surface interne de la chambre de travail 3 et entre les corps rotatifs 4 et 4'. Ce matériau 88 résis- te évidemment à l'essence et aux températures élevées. Les corps rotatifs 4 et 4' peuvent avoir un recouvre- ment superficiel de plusieurs dixièmes de millimètre, et les pointes des nervures 50, 51 et 54 peuvent être de l'ordre de 0,1 à 0,4 mm. Comme on peut le voir sur la figure 9, dans une varian- te de réalisation, les corps rotatifs 4 et 4' peuvent avoir un contour conjugué en étant en contact d'étan- chéité mutuel le long d'une ligne discontinue au lieu d'une ligne continue, cette ligne discontinue étant formée par des espaces 56 de très petite hauteur et sans que l'usinage de la surface exige une grande pré- cision, du fait qu'il n'y a pas contact mutuel entre les deux corps 4 et 4' en ce sens que le contact est déplacé directement entre les génératrices 57 et 58 de part et d'autre de chaque espace 56 concerné. En se reportant à la figure 4, dans la structure por- tante 90 du chapeau terminal 6, comme dans le cas du chapeau terminal 5, il est formé deux trous 92 dans lesquels sont logés des roulements à billes23 pour supporter les deux arbres 21 et 22; dans le matériau - 91, il est formé, coaxialement à ces trous 92, des logements 93 (figures 5, 6 et 7) pour les joints d'é- tanchéité 25, les joints à lèvre 26 et les douilles 31. Dans cette structure portante 90 sont également formées deux paires de trous 95 dans lesquels sont introduites les extrémités filetées des tirants res- pectifs 7 pour l'assemblage axial du compresseur 1; dans un espace 96 formé dans le matériau 91, des écrous 97 (figure 6) sont fixés sur ces extrémités filetées. Deux trous 98 sont formés diagonalement opposés dans la zone centrale de cette structure portante 90, et les extrémités filetées de deux autres tirants 7,sur chacune desquelles est fixé un écrou 97 (figure 7) lo- gé dans. une cavité respective de la section correspon- dante formée dans le matériau 91 du chapeau terminal 6, passent à travers ces trous 98. Les extrémités de ces tirants 7 se projettent ensuite du chapeau terminal 6 et chacun reçoit un écrou 101 qui fixe le carter 43 sur le chapeau terminal 6. Ce carter 43 est en outre fixé à ses deux autres coins par deux vis 103 qui passent à travers des trous 104 formés dans la structure 90 (figures 4 et 5). Quatre trous 106 sont aussi formés dans cette structure portante 90, trous dans lesquels sont vissées des vis 34 qui fixent la cuvette 33 sur le chapeau terminal 6. Cette structure portante 90 a quatre trous 109 aux quatre coins, trous dans lesquels peuvent être disposés des éléments (non.représentés) de fixation sur un support approprié; il y a en outre deux ouvertures pour procurer les conduits traversants 16 et d'autres trous 110 facilitent la diffusion du matériau 91. En conséquence, le compresseur 1 réalisé selon la pré- sente invention présente divers avantages tels qu'une grande simplicité d'usinage de surface et, par voie de conséquence, économie de production, tout en étant relativement léger. Le fait de réaliser les corps rota- tifs 4 et 4' sous forme d'une structure portante 80 recouverte d'un matériau moulé 88 à la forme désirée permet de réaliser des corps rotatifs relativement lé6- gers avec un faible moment d'inertie, ce qui autorise une plus grande vitesse de rotation avec un meilleur rendement. Il est également avantageux de former les chapeaux terminaux 5 et 6 avec la structure support 90, qui garantit la rigidité exigée, et sur laquelle est moulé le matériau 91 à la forme extérieure désirée et avec les divers espaces intérieurs désirés, ce qui per- met une économie de production et une grande légèreté avec une rigidité suffisante. En outre, cette technique de production permet à la dilatation thermique de s'ef- fectuer, en fonction principalement de celle des struc- tures portantes 80 et 90 qui, si elles sont dans le mê- me matériau, de façon appropriée de l'acier, permettent d'obtenir des dilatations thermiques réduites similaires. L'étanchéité au fluide dans la chambre de travail 3 est ainsi garantie d'une manière extrêmement satisfai- sante par l'intermédiaire des nervures 50 formées sur les surfaces des corps rotatifs 4 et 4', des nervures 51 formées sur les surfaces internes de la chambre de travail 3 et des nervures 54 formées sur les surfaces terminalesdes corps rotatifs 4 et 4'. Ces nervures peu- vent êtré réalisées seulement en partie sur certains composants en fonction des caractéristiques du com- presseur exigées. Outre que ces nervures permettent l'étanchéité décrite ci-dessus, on peut avantageuse- ment adopter les jeux les plus grands entre les corps rotatifs 4 et 4' et entre les corps rotatifs 4 et 4' et les corps fixes 2, 5, 6: on obtient ainsi une plus grande économie de production avec des tolérances d'usinage plus élevées. La disposition pour compenser le jeu axial des roulements à bille 23 au moyen des douilles 31 sur lesquelles agissent les ressorts re- posant sur la cuvette'33 est également avantageuse pour obtenir une étanchéité au fluide dans la chambre de travail 3. En outre, la formation des corps rotatifs 4" avec le profil représenté sur la figure 9, c'est-à- dire avec un contact d'étanchéité mutuel le long d'une ligne discontinue, permet une économie de production en ce sens que la précision d'usinage exigée pour les es- paces 56 est réduite. Le carter 46 disposé en contact thermique avec le car- ter 43, mais hermétiquement isolé de celui-ci, permet à la chaleur dégagée par les pignons 41 et 41' d'être dissipée par la circulation d'un fluide de refroidisse- ment, par exemple le fluide de refroidissement du mo- teur circulant entre les conduits d'arrivée 47 et de sortie 48. Il est également avantageux de produire par extrusion le corps principal 2 avec la caractéristique que les conduits d'admission 14 et de refoulement 15 sont dis- posés dans des directions parallèles-à l'axe longitu- dinal du corps principal 2. En conséquence, ce corps principal 2 peut être en aluminium ou en tout autre alliage léger, il peut avoir une dimension transversale relativement faible en ce sens que les ouvertures d'admission et de refoulement pour le fluide peuvent être réalisées sur les faces terminales de l'un des chapeaux terminaux 5 ou 6, et il ne nécessité pas d'opé- ration d'usinage coûteuse en ce sens qu'il suffit d'usi- ner la surface interne de la chambre de travail 3 et les faces terminales en contact avec les chapeaux ter- minaux 5 et 6, et il est facile de procurer différentes performances simplement en faisant varier la longueur du corps principal 2. Enfin, il est clair qd'on peut modifier les réalisations décrites du compresseur de la présente invention sans s'écarter de la portée de celleci. Entre autres choses, seuls les corps rotatifs 4 et 4' ou les chapeaux ter- minaux 5 et 6 peuvent présenter les caractéristiques décrites d'une structure portante relativement rigide et d'une forme extérieure procurée par moulage sur cette structure portante. Dans ce dernier cas, les corps rotatifs 4 et 4' peuvent être réalisés par un procédé d'extrusion, de façon appropriée avec des cavi- tés s'étendant à travers tout le corps et fermées par des obturateurs terminaux. Le carter 46 pour le fluide de refroidissement peut également être supprimé; et le corps principal 2 peut avoir une forme différente de celle décrite, par exemple il peut avoir des conduits d'admission et de refoulement et des passages traver- sants 16 s'ouvrant sur l'extérieur radialement par rap- port à la chambre de travail 3. En outre, la structure portante 90 des capuchons terminaux 5 et 6 peut avoir une configuration différente et, entre autres choses, à la place des trous de fixation 109 ou avec ceux-ci, elle peut avoir des pattes aux quatre coins repliées par exemple à 90 , avec des trous appropriés pour la fixation sur un support. Revendications. 1. Compresseur (1) pour alimenter un moteur thermique d'un véhicule à moteur, comprenant un corps principal (2) ayant une chambre de travail (3) dans laquelle tour- nent deux corps (4, 4') en relation d'étanchéité conti- nue le long d'au moins une génératrice parallèle à l'axe de ce corps principal (2) et dans lequel la chambre (3) communique avec un conduit d'admission (14) et un conduit de refoulement (15), caractérisé en ce qu'il comporte des composants (4, 4', 5, 6) cons- titués par une structure portante relativement rigide (80, 90) et dont la forme extérieure est obtenue par moulage d'un matériau (88, 91) sur cette structure portante (80, 90). 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces composants sont les corps rotatifs (4, 4', 4") et/ou des chapeaux terminaux (5, 6) délimitant axia- lement la chambre de travail (3). 3. Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la structure portante (80) des corps rotatifs (4, 4', 4") est fixée sur un arbre axial associé (21,22). 4. Compresseur selon la revendication 2 ou la revendi- cation 3, caractérisé en ce que la structure portante (90) des chapeaux terminaux (5, 6) présente des ouver- tures (92, 95, 98, 104, 106) et des sièges (93, 96, 100) pour loger et/ou fixer des éléments constitutifs (23, , 26, 27, 43, 46, 33) de ce compresseur (1). 5. Compresseur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les composants (4, 4', 5, 6) sont fabriqués par moulage par injection de matière plastique (88, 91) sur la structure portante métallique (80, 90). 6. Compresseur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité au fluide (50, 51, 54) entre les deux corps rotatifs (4, 4') et/ou entre ces corps rotatifs (4, 4') et le corps principal (2) et/ou entre les portions terminales des deux corps rotatifs' (4, 4') et les chapeaux terminaux (5, 6). 7. Compresseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comportent une mul- tiplicité de nervures (50, 51, 54) formées sur au moins l'une des paires de surfaces en vis-à-vis pour procurer un joint du type labyrinthe. 8. Compresseur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les deux corps rotatifs (4, 4') ont un contour conjugué avec un contact d'étanchéité mutuel le long d'une ligne pratiquement continue. 9. Compresseur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que les deux corps rotatifs (4, 4', 4") ont un contour conjugué avec un contact d'étanchéité mutuel le long d'une ligne dis- continue. 10. Compresseur selon"l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel un mouvement de rota- tion est communiqué de l'extérieur à l'un (4) de ces deux corps rotatifs (4, 4'), qui amène l'autre corps rotatif en rotation au moyen d'un accouplement par pi- gnors (41, 41'), caractérisé en ce que l'accouplement par pignons(41, 41') est disposé à l'extérieur du corps principal (2) dans un espace (43) rempli de graisse de lubrification et en ce que, en contact thermique avec cet espace (43), mais hermétiquement isolé de celui-ci, est formé un deuxième-espace (46) à travers lequel passe un fluide de refroidissement. 11. Compresseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le deuxième espace est procuré par un carter (46) avec un conduit d'arrivée (47) et un conduit de sortie (48), à travers lesquels passe le liquide de re- froidissement du moteur. 12. Compresseur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les conduits d'admission (14) et de refoulement (15) sont formes dans le corps principal (2) en étant parallèlesà son axe.