Brevet FR2739900A1 — publié le 19970418

L'invention concerne un compresseur de construction hypocycloidale comportant un carter de rotor, dans lequel tourne un rotor à piston rotatif, qui est monté sur un arbre d'excentrique creux, lequel est pourvu d'une ouverture d'admission limitée dans la direction périphérique au moyen de bords de commande s'étendant sensiblement axialement, définissant le début de l'aspiration et le début de la compression, à laquelle sont associés des canaux d'aspiration radiaux du rotor à piston rotatif, qui débouchent dans des chambres formées entre le rotor à piston rotatif et le carter de rotor, le carter de rotor étant pourvu, dans la région de ces chambres, d'ouvertures d'échappement commandées au moyen de soupapes de pression. Un compresseur connu du type précité est utilisé actuellement comme pompe à air. Son débit dépend directement de la vitesse de rotation d'entraînement à laquelle est entraîné l'arbre d'excentrique. Aux vitesses d'entraînement élevées correspond un débit élevé, tandis qu'aux basses vitesses d'entraînement correspond un débit faible. Les anciens compresseurs de réfrigérant présentaient aussi un comportement semblable, c'est-à-dire que dans ceux-ci aussi le débit du réfrigérant dépendait directement de la vitesse de rotation d'entraînement, c'est-à-dire de la vitesse momentanée du moteur. Etant donné que cette dépendance directe est défavorable d'une part pour le confort de conduite et d'autre part aussi pour l'action d'une installation de climatisation d'un véhicule automobile, l'industrie automobile exige actuellement que dans les compresseurs de réfrigérant le débit soit variable indépendamment de la vitesse de rotation d'entraînement existante sur le moment, par exemple soit maintenu constant pour une vitesse de rotation variable.Dans la pratique, ce comportement n'est réalisable que pour les compresseurs à piston à plateau oscillant, dans lesquels on fait varier la course du piston et donc le débit, au moyen d'une position oblique différente du plateau oscillant. L'invention a pour but de configurer un compresseur de construction hypocycloïdale du type précité, de manière que son débit ne dépende pas seulement de la vitesse de rotation d'entraînement, mais puisse être maintenu constant ou modifié indépendamment de la vitesse de rotation d'entraînement. Ce but est atteint en ce qu'un dispositif est prévu pour faire varier la position angulaire dans la direction périphérique du bord de commande, définissant le début de la compression, de l'ouverture d'admission de l'arbre d'excentrique. Grâce à cette configuration il est possible, en faisant varier la position angulaire du bord de commande, définissant le début de la compression, de faire varier le degré de remplissage des différentes chambres, ce qui modifie également le débit. Il faut s'attendre à ce qu'un compresseur de ce type, de construction hypocycloïdale, offre des avantages considérables par rapport aux compresseurs à piston à plateau oscillant connus avec position variable du plateau oscillant car, d'une part il n'y a pas de masses se déplaçant dans un mouvement de va-et-vient, de sorte que des vitesses de rotation nettement supérieures sont possibles, tandis que d'autre part la fabrication devient moins coûteuse. Dans une autre variante de l'invention il est prévu que le dispositif contienne des moyens, dépendant de la vitesse de rotation de l'arbre d'excentrique, pour faire varier la position angulaire du bord de commande, définissant le début de la compression, de l'ouverture d'admission. Il est ainsi possible de régler le débit du compresseur de manière que celui-ci soit maintenu constant, indépendamment de la vitesse de rotation. Dans une forme de réalisation avantageuse il est prévu que l'ouverture d'admission soit partagée axialement en deux portions, dont une portion est prévue dans l'arbre d'excentrique, tandis que l'autre portion est logée dans un manchon placé tournant dans la direction périphérique sur l'arbre d'excentrique. Par rotation de ce manchon par rapport à l'arbre d'excentrique on peut modifier assez simplement la position angulaire du bord de commande définissant le début de la compression. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention - le manchon peut tourner au moyen d'un dispositif de réglage placé à l'intérieur de l'arbre d'excentrique, - le dispositif de réglage contient des masselotes tournant avec l'arbre d'excentrique , qui agissent sur le manchon, au moyen d'un mécanisme de transmission, contenant un ressort de rappel, - le mécanisme de transmission contient une tringle coulissant axialement, qui est pourvue d'une tige, qui est guidée coulissante axialement dans l'arbre d'excentrique et qui s'engage dans une fente de guidage, s'étendant obliquement par rapport à l'axe longitudinal, du manchon, - sur l'arbre d'excentrique sont montées des masselottes, qui sont reliées avec la tringle pouvant coulisser axialement. - l'arbre d'excentrique, le rotor à piston rotatif et le carter de rotor sont placés dans un carter, qui à l'exception d'un raccord d'aspiration, d'un raccord de pression et d'une entrée pour l'arbre d'excentrique, est fermé de manière étanche à la pression, et en ce que dans la zone de l'entrée il est prévu une étanchéité d'arbre pour l'arbre d'excentrique, - le raccord de pression est relié, par un parcours d'écoulement étanche, avec l'extrémité ouverte de l'arbre d'excentrique creux, et en ce que le raccord de pression est relié avec le carter de rotor, par un parcours d'écoulement étanche, - l'arbre d'excentrique est constitué de deux parties assemblées, qui possèdent chacune un tourillon d'arbre centré et un siège de palier excentré pour le rotor à piston rotatif, les zones des sièges de palier excentrés étant creuses et emboîtées l'une dans l'autre, - les ouvertures d'échappement sont situées dans la zone d'angles de chambre se trouvant à l'avant, - les ouvertures d'échappement sont placées dans des parties latérales qui recouvrent axialement le rotor à piston rotatif. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés. La fig. l est une vue en coupe axiale d'un compresseur suivant l'invention pour un réfrigérant, La fig. 2 est une vue en coupe partielle radiale du compresseur de la fig. 1. La fig. 3 est une vue en perspective d'une partie de l'arbre d'excentrique de la fig. 1, dans la zone d'une ouverture d'admission variable. Le compresseur, représenté sur la figure 1, de construction hypocycloidale, possède un carter extérieur 10 en forme de pot, dont le côté ouvert est fermé au moyen d'un couvercle 11. Le couvercle 11 pénètre avec une collerette 12 dans le carter cylindrique 10. La collerette 12 est pourvue d'une bague d'étanchéité 13 insérée. Dans le carter 10 est monté un arbre d'excentrique 14, dont l'extrémité d'entraînement 15 ressort d'une collerette 16 du fond du carter 10. L'arbre d'excentrique 14 est rendu étanche, dans l'appendice 16 en forme de collerette, par rapport à l'extérieur, avec une étanchéité d'arbre 17 du commerce, en particulier une étanchéité à bague glissante. L'arbre d'excentrique 14 est constitué de deux parties assemblées. Chacune de ces parties possède un tourillon d'arbre 18, 19 centré, avec lequel l'arbre d'excentrique 14 est monté dans deux flasques latéraux 20, 21. Les tourillons d'arbre 18, 19 sont montés chacun au moyen d'un palier de roulement 22, 23 dans des sièges de palier 24, 25 des flasques latéraux 20, 21. Les flasques latéraux 20, 21 sont placés dans une découpe axiale du carter 10 et sont rendus étanches par rapport à celuici, par des bagues d'étanchéité 26, 27, 28. Le flasque latéral 20 prend appui axialement contre un épaulement 29 du carter 10. Entre les tourillons d'arbre 18, 19, les deux parties de l'arbre d'excentrique 14 sont pourvues chacune d'un prolongement 30, 31 cylindrique, en forme de manchon, qui sont placés excentrés par rapport aux tourillons d'arbre 18, 19. La partie 30 en forme de manchon est enfilée dans la partie 31 en forme de manchon et est assemblée avec celle-ci par ajustement serré. Sur les deux parties 30, 31 en forme de manchon est monté tournant un rotor à piston rotatif 32, au moyen de paliers de roulement 33, 34, de préférence des roulements à aiguilles, de sorte que les deux prolongements 30, 31 en forme de manchons forment des sièges de palier excentrés. Le rotor à piston rotatif 32, dont la forme est visible sur la figure 2, tourne dans un carter de rotor 35, dont le contour intérieur est également visible sur la figure 2.Le rotor à piston rotatif 32 et le carter de rotor 35 forment une machine à piston rotatif, de construction hypocycloidale (classification KIII-5 "Einteilung der Rotationskolbenmaschinen" F. Wankel). Le carter de rotor 35 est maintenu fixe dans le carter 10, entre les flasques latéraux 20, 21. Entre le flasque latéral 21 et le carter de rotor 35 est encore prévue une plaque 36, contre laquelle s'applique sur un côté le carter de rotor 35 et sur l'autre côté, le flasque latéral 21. Le groupe constitué de l'arbre d'excentrique 14, des flasques latéraux 20, 21, de la plaque 36 ainsi que du rotor à piston rotatif 32 et du carter de rotor 35, est prémonté en tant qu'unité de construction, qui est introduite à partir du côté ouvert, dans le carter 10 et qui est ensuite fixée au moyen du couvercle 11.Le couvercle 11 est fixé de manière non représentée en détail, au moyen de vis de serrage, sur le carter 10. Le tourillon d'arbre 19 est creux et forme une liaison entre le volume intérieur des prolongements 30, 31 excentrés de l'arbre d'excentrique et une chambre d'aspiration 37, dans la région du couvercle 11. Cette chambre d'aspiration 37 est pourvue d'un raccord d'aspiration 38. Les prolongements 30, 31 excentrés de l'arbre d'excentrique sont pourvus d'une ouverture d'admission 40, qui est limitée dans la direction périphérique, par des bords de commande 43, 44. A l'ouverture d'admission 40 sont associés des canaux d'aspiration 45 du rotor à piston rotatif 32, qui relient périodiquement l'ouverture d'admission 40 avec les chambres, qui se trouvent entre le rotor à piston rotatif 32 et le carter de rotor 35.Le carter de rotor 35, qui présente la forme intérieure d'une hypocycloïde à rapport 7 : 6, présente, dans les angles avant - dans le sens de rotation A de l'arbre d'excentrique 14 - des ouvertures d'admission 47, auxquelles sont associées des soupapes de pression 48. Les soupapes de pression 48 sont constituées d'une plaque de soupape 49 élastique et d'une limitation de course 50, qui sont fixées conjointement avec une vis 51. Dans la zone de chacun des angles avant, se trouvent des ouvertures d'admission 47 de ce type avec des soupapes de pression 48 qui, pour plus de simplicité, ne sont pas représentées sur la figure 2. Lors d'une rotation de l'arbre d'excentrique 14 autour de l'axe centré 52, dans le sens de la flèche A, le rotor à piston rotatif tourne dans le carter de rotor 35 à la manière d'une roue dentée, son sens de rotation B étant opposé au sens de rotation A de l'arbre d'excentrique 14. A chaque rotation de l'arbre d'excentrique 14, le volume de toutes les chambres change, passant d'un minimum à un maximum et à nouveau au minimum. L'ouverture d'admission 40 est conçue, c'est-à-dire que les positions angulaires des bords de commande 43, 44 sont fixées de manière que dans le cas d'une augmentation des volumes, elle libère la liaison vers les canaux d'aspiration 45 et la ferme, en cas de réduction des volumes. I1 se produit donc pendant l'augmentation des volumes, une aspiration et pendant la réduction des volumes, une compression. Les soupapes de pression 48 déterminent dans ce cas, sur la base de leur conception, la pression de compression maximale. Le fluide transporté par le compresseur parvient, à travers les soupapes de pression 48, dans des canaux de pression 71, qui sont prévus sur le pourtour du carter de rotor 35 et le carter 10.La plaque 36 suivante est pourvue d'ouvertures 72, affectées à ces canaux de pression 71, de sorte que le fluide compressé s'écoule dans un canal annulaire 73, formé par le flasque latéral 21. Le carter 10 est pourvu, dans la zone de ce canal annulaire 73, d'un raccord de pression 74, qui est en liaison avec le canal annulaire 73, par une ouverture. Pour obtenir que le débit du compresseur décrit ne dépende pas exclusivement de la vitesse de rotation de l'arbre d'excentrique et donc de la vitesse d'entraînement d'un moteur d'entraînement, il est prévu que la position angulaire du bord de commande 44, qui détermine le début de la compression, soit variable. Si la position angulaire du bord de commande 44 est reculée dans le sens contraire au sens de rotation A, la liaison entre l'ouverture d'admission 40 et le canal d'aspiration 45 des chambres, est ouverte sur une assez grande distance angulaire et donc pendant un laps de temps assez grand, de sorte qu'il se produit déjà une réduction des volumes des chambres, sans qu'il y ait compression. Le degré de remplissage des chambres est ainsi réduit, de sorte que le débit est réduit en conséquence.Dans un cas extrême, le bord de commande 44 peut être reculé dans le sens contraire au sens de rotation A, si loin qu'il n'y a absolument plus de circulation. La variation de la position angulaire du bord de commande 44 de l'ouverture d'admission 40 est décrite plus en détail en référence à la vue de la fig. 3. Comme le montre la fig. 3, l'ouverture d'admission 40 est partagée en deux portions 41, 42 juxtaposées axialement. La portion 41 est placée dans les prolongements excentrés 30, 31 de l'arbre d'excentrique 14. Elle s'étend axialement aussi sur la portion 42, qui fait partie intégrante d'un manchon 53, placé tournant sur le prolongement excentré 30. La portion 41 est donc fixe par rapport aux prolongements excentrés 30, 31, tandis que la portion 42 peut tourner dans la direction périphérique. Le bord de commande 43 est constitué d'un bord de commande 43a de la portion 42 et d'un bord de commande 43b de la portion 41. Lors d'une rotation du manchon 43 dans le sens contraire au sens de rotation A de l'arbre d'excentrique 14, le bord de commande 43b détermine toujours le début de l'aspiration. La variation de la position angulaire du bord de commande 43a reste ici sans influence. Le bord de commande 44 est constitué, de manière correspondante, du bord de commande 44a, de la portion 42, du manchon 43 et du bord de commande 44b de la portion 41. La position angulaire du bord de commande 44a définit le début de la compression, lorsqu'elle ne coïncide pas, comme dans la vue des fig. 2 et 3, avec la position angulaire du bord de commande 44b. La rotation du manchon 53 et donc la variation de la position angulaire du bord de commande 44a s'effectue au moyen d'un dispositif de réglage, qui est représenté sur la fig. 1. Ce dispositif de réglage est avant tout dépendant de la vitesse de rotation, c'est-à-dire que lorsque la vitesse de rotation augmente, la position angulaire du bord de commande 44a est déplacée dans le sens contraire au sens de rotation A de l'arbre d'excentrique 14, de sorte que le début de la compression est retardé. Il est ainsi possible, par un dimensionnement approprié, de maintenir constant le débit, indépendamment de la vitesse de rotation d'entraînement.Le manchon 53, placé sur le prolongement excentré 30, qui s'applique axialement contre l'extrémité frontale du prolongement 31 et qui est fixé au moyen d'une bague de blocage, est pourvu d'une fente 54 s'étendant obliquement par rapport à l'axe longitudinal, dans laquelle s'engage une tige 55, qui est guidée dans deux fentes axiales 56, 57 du prolongement 30. La tige 55, placée dans un élément de guidage 58, s'engage dans un oeillet d'une barre de traction 59. L'autre extrémité de la barre de traction 59 est pourvue d'un embout 60 en forme de fourche, dans lequel s'engagent des entraîneurs 61 de masselotes 62, 63. Les masselotes 62, 63 peuvent pivoter autour d'axes 64, 65, qui sont placés dans l'extrémité du tourillon d'arbre 19 de l'arbre d'excentrique 14.La barre de traction 59 est entourée par un ressort de rappel 66 précontraint, qui est placé entre un manchon de guidage 67, entourant la barre de traction 59, prenant appui contre l'élément de guidage 58, et un anneau 68, pourvu de découpes de grande surface. L'anneau 68 est fixé au moyen d'une bague de blocage à l'intérieur du tourillon d'arbre 19. Les masselotes 62, 63 tournant avec l'arbre d'excentrique 14, sollicitent la tige 55 à l'encontre du ressort de rappel, avec une force dépendant de la vitesse de rotation de l'arbre d'excentrique 14. Le dimensionnement des masselotes 62, 63 et du ressort de rappel 66 est tel que la tige 55 soit déplacée axialement, de manière qu'elle déplace le manchon 53 périphériquement, de telle sorte que même lorsque la vitesse de rotation varie, le débit du compresseur soit aussi constant que possible. L'arbre d'excentrique 14 est équilibré au moyen de disques de compensation 69, 70, qui sont fixés sur le tourillon d'arbre 18, 19. Dans une variante de réalisation il est préféré que la barre de traction 59 ressorte de l'intérieur du carter, et que sur la barre de traction 59 agisse une commande de réglage ou une régulation de réglage. Dans ce cas il est possible de renoncer aux masselotes 62, 63 et/ou de superposer une fonction de réglage supplémentaire au réglage au moyen des masselotes 62, 63. Dans la forme de réalisation représentée, le raccord d'aspiration 38 et le raccord de pression 74 sont disposés radialement. Il est bien évidemment possible aussi de prévoir, dans la région du couvercle 11, des raccords dirigés axialement, une liaison devant alors être prévue dans un couvercle de ce type, entre son raccord de pression et les canaux d'aspiration 71. Dans une autre variante de réalisation, il est prévu, au lieu des ouvertures d'échappement 47 sensiblement radiales du carter de rotor 35, des ouvertures d'échappement, qui sont représentées en tirets sur la fig. 2, dans le flasque latéral 20 et la plaque 36, lesquelles sont alors également pourvues de soupapes de pression 48. REVENDICATIONS 1. Compresseur de construction hypocycloïdale comportant un carter de rotor, dans lequel tourne un rotor à piston rotatif, qui est monté sur un arbre d'excentrique creux, lequel est pourvu d'une ouverture d'admission limitée dans la direction périphérique au moyen de bords de commande s'étendant sensiblement axialement, définissant le début de l'aspiration et le début de la compression, à laquelle sont associés des canaux d'aspiration radiaux du rotor à piston rotatif, qui débouchent dans des chambres formées entre le rotor à piston rotatif et le carter de rotor, le carter de rotor étant pourvu dans la région de ces chambres, d'ouvertures d'échappement, commandées au moyen de soupapes de pression, caractérisé en ce qu'un dispositif (53, 54, 55) est prévu pour faire varier la position angulaire dans la direction périphérique du bord de commande (44a), définissant le début de la compression, de l'ouverture d'admission (40) de l'arbre d'excentrique (14). 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (53, 54, 55) contient des moyens (59, 62, 63), dépendant de la vitesse de rotation de l'arbre d'excentrique (14), pour faire varier la position angulaire du bord de commande (44a), définissant le début de la compression, de l'ouverture d'admission (40). 3. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouverture d'admission (40) est partagée axialement en deux portions (41, 42), dont une portion (41) est prévue dans l'arbre d'excentrique (14), tandis que l'autre portion (42) est logée dans un manchon (53) placé tournant dans la direction périphérique sur l'arbre d'excentrique (14). 4. Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon (53) peut tourner au moyen d'un dispositif de réglage (55, 59, 62, 63), placé à l'intérieur de l'arbre d'excentrique (14). 5. Compresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de réglage contient des masselotes (62, 63) tournant avec l'arbre d'excentrique (14), qui agissent sur le manchon (53), au moyen d'un mécanisme de transmission (55, 59, 60), contenant un ressort de rappel (66). 6. Compresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission contient une tringle (59) coulissant axialement, qui est pourvue d'une tige (55), qui est guidée coulissante axialement dans l'arbre d'excentrique (14) et qui s'engage dans une fente de guidage (54), s'étendant obliquement par rapport à l'axe longitudinal, du manchon (53). 7. Compresseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que sur l'arbre d'excentrique (14) sont montées des masselottes (62, 63), qui sont reliées avec la tringle (59) pouvant coulisser axialement. 8. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'arbre d'excentrique (14), le rotor à piston rotatif (32) et le carter de rotor (35) sont placés dans un carter (10, 11) qui, à l'exception d'un raccord d'aspiration (38), d'un raccord de pression (74) et d'une entrée pour l'arbre d'excentrique (14), est fermé de manière étanche à la pression, et en ce que dans la zone de l'entrée il est prévu une étanchéité d'arbre (17) pour l'arbre d'excentrique (14). 9. Compresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le raccord de pression (38) est relié, par un parcours d'écoulement étanche, avec l'extrémité ouverte de l'arbre d'excentrique (14) creux, et en ce que le raccord de pression (74) est relié avec le carter de rotor (35), par un parcours d'écoulement (71, 72, 73) étanche. 10. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'arbre d'excentrique (14) est constitué de deux parties assemblées, qui possèdent chacune un tourillon d'arbre (18, 19) centré et un siège de palier (30, 31) excentré pour le rotor à piston rotatif (32), les zones des sièges de palier excentrés étant creuses et emboîtées l'une dans l'autre. 11. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les ouvertures d'échappement (47) sont situées dans la zone d'angles de chambre se trouvant à l'avant. 12. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les ouvertures d'échappement (75) sont placées dans des parties latérales (20, 36) qui recouvrent axialement le rotor à piston rotatif (32).