Brevet FR2766877A1 — publié le 19990205

La présente invention se rapporte 9 un compresseur. notamment pour l'installation de climatisation d'un véhicule automobile, avec un carter et avec une unité de compresseur ou de pompe disposée dans le carter. pour l'aspiration et la compression d'un agent de réfrigération Les compresseurs de la nature susmentionnée ont souvent été désignés par le terme de compresseurs pour climatiseurs et sont connus dans la pratique dans les formes de réalisation les plus diverses. Ces compresseurs comprennent un carter qui contient une unité de compression ou de pompe entralnée depuis l'extérieur. L'unité de pompe présentant par exemple la forme d'une pompe à piston axial comprend à son tour au moins un piston, qui exécute un mouvement alternatif au sein d'un bloc-cylindre D'habitude un tel compresseur est équipé de plusieurs pistons qui lors de la rotation d'un disque de nutation sont par l'interm > diaire d'un disque récepteur mus suivant un mouvement alternatif dans la direction de leur axe longitudinal, le disque récepteur étant monté a l'abri de la rotation dans le carter. Les compresseurs de climatisation des types les plus divers fonctionnent avec un agent de réfrigération, et le choix de cet agent devient de plus en plus difficile sous l'angle écologique. Actuellement on emploie essentiellement l'agent de réfrigération R134a, lequel recemment a de plus en plus fait l'objet de critiques de la part des écologistes Les compresseurs fonctionnant avec l'agent de réfrigération R134a connus dans la pratique présentent généralement un carter fabriqué en aluminium, lequel pour une resistance à l'éclatement de consigne de 8 HPa présente des épaisseurs de paroi de 3 mm a 5 mm. Les compresseurs pour climatiseurs connus dans la pratique présentent toutefois l'inconvénient résidant dans le fait que de plus en plus i1 est demandé l'emploi d'un agent de réfrigération écologiquement compatible à 100 X En raison de la conscience écologique de plus en plus poussée des acheteurs dc voitures, ce besoin détermine souvent le choix des clients. Lorsque le compresseur du climatiseur est destiné a être utilisé dans un véhicule, il est nécessaire que son encombrement soit réduit. Pour la plupart des compresseurs, cet encombrement ne peut guère être réduit davantage, d'autant moins qu'il y a lieu d'atteindre une puissance thermique ou frigorifique déterminée avec l'installation de climatisation, ce qui exige un volume de transport ou un flux d'agent de réfrigération correspondants, ce qui a son tour a pour conséquence un encombrement déterminé. La présente invention a dès lors pour objectif de créer un compresseur apte à etre utilisé dans l'installation de climatisation d'un véhicule automobile, compresseur dont l'encombrement est plus réduit que celui des compresseurs connus sans que cela entraîne une diminution de la puissance de compression. Par ailleurs. l'utilisation d'un agent de réfrigération irréprochable du point de vue écologique doit être possible Le compresseur suivant l'invention parvient â ce résultat grâce aux caractéristiques figurant a' la revendication 1. Dés lors, un compresseur du type susmentionné est caractérisé par le fait que le carter est fabriqué en un matériau èxtrêmement résistant et que l'agent de réfrigération est un gaz présentant une densité élevée déja dans la phase d'aspiration. Conformément à l'invention, il a été constaté que la nature de l'agent de réfrigération présente une importance primordiale non seulement sous l'angle écologique mais également sous l'angle de la réduction de l'encombrement du compresseur. Par ailleurs et encore conformément à l'invention, il a été constaté en effet que dès la phase d'aspiration, un agent de réfrigération de plus grande densité permet de transporter une plus grande quantité de chaleur. Pour un me-me flux de masse. le volume de gaz à transporter diminue donc, ce qui à son tour permet de réduire les sections transversales des passages ou des itinéraires de circulation. Dès lors un agent de réfrigération de cette nature permet en principe de diminuer l'encombrement global du compresseur. Lorsqu'un matériau extrêmement résistant est utilisé pour le carter, il est possible sans difficulté d'obtenir une résistance aux pressions élevées atteintes ou nécessaires dès la phase d'aspiration avec un agent de réfrigération de densité élevée. C'est ainsi qu'il est absolument possible d'atteindre des résistances a l'éclatement jusqu'à 30 MPa à des températures d'échappement de l'ordre de 1600 C à 1700 C, sans qu'il faille pour cela accroître l'épaisseur de paroi du carter du compresseur au dépens de l'encombrement. Dans le cadre d'une forme de réalisation particulièrement simple du carter, celui-ci pourrait être fabriqué en un acier a très haute résistance. et en raison des caractéristiques mécaniques de ce dernier, il est possible de réduire de 10 % l'encombrement du carter par rapport à un carter en aluminium. Au surplus. le prix de revient d'un carter en acier est inférieur à celui d'un carter en aluminium, ce qui entre autres est du à une fabrication plus simple et à un cotit de matériau avantageux. Par ailleurs, la conductivité thermique inférieure de l'acier par rapport à l'aluminium conduit à un accroissement du rendement du compresseur, résultant du moindre transfert thermique du côté pression au côté aspiration du carter de compresseur. Dans le cadre d'une variante il est également possible de fabriquer le carter en un autre matériau à haute résistance, par exemple en un alliage de bronze ou de titane. D'autres mariaux peuvent également ere envisagés. étant toutefois nécessaire de veiller toujours à ce que toutes les pièces du compresseur présentent sensiblement le même coefficient de dilatation thermique. de telle sorte que ne se créeront pas des tolérances en fonction de la température, comme par exemple un jeu de palier en fonction de la température ou similaire De même il y a lieu de veiller à une conductivite thermique qui soit inférieure à celle de l'aluminium, de telle sorte que pour ce fait à lui seul le rendement du compresseur est améliore. Pour favoriser les caractéristiques de haute résistance on peut encore envisager l'utilisation de matériaux renforcés par des fibres ou de matériaux composites Dans le cas de l'utilisation de matériaux renforcés par des fibres, les fibres pourraient etre intégrées en continu dans le matériau. Avec un renforcement optimal par fibres et sur la base d'une orientation des fibres aux fins d'une absorption optimale de forces, l'épaisseur de paroi du carter pourrait une nouvelle fois être diminuée. et cela en comparaison avec des matériaux traditionnels sans renforcement par des fibres. En principe les matériaux à haute résistance envisages ici devraient présenter une limite d'allongement d'au moins 500 N/mm2 ou encore une limite de rupture d'au moins 700 N/mm2 à 800 N/mm2. L'idéal serait une limite d'allongement du matériau du carter dans la fourchette entre 700 N/mm2 à 800 N/mm2. oû la possibilité d'usinage doit encore être assurée. Le carter devrait également résister à des pressions d'éclatement extrêmement élevées jusqu'à environ 30 MPa tout en présentant des épaisseurs de paroi aussi réduites que possible. Sous l'angle de la technique de fabrication, notamment sur la base d'un cartcr en acier. celui-ci pourrait en substance être fabriqué par moulage . En principe il est également possible de fabriquer le carter par emboutissage profond. déformation à froid ou par extrusion à froid. Le choix du matériau est dans ce cas décisif. Au cas ou le carter de tres haute résistance ne permettrait pas d'atLeïndre une étanchéité suffisante à l'huile et au gaz. il pourrait être particulièrement avantageux qu'en complément à l'enveloppe en un matériau de haute résistance, le carter présente un mince revêtement interieur étanche à l'huile et aux gaz. Ce revêtement intérieur pourrait encore être réalisé en aluminium, les caractéristiques mécaniques de ce revêtement intérieur ne présentant en effet plus une grande importance On aurait ainsi créé une combinaison d'un carter extérieur a haute résistance mécanique avec un carter intérieur étanche a l'huile et aux gaz. Notamment dans le cas de l'emploi d'un acier à très haute résistance pour le carter. il est en outre avantageux que des mesures soient adoptées pour empêcher la corrosion au niveau des portions extérieures ou des surfaces extérieures des éléments de construction du carter. Il serait ainsi possible de prévoir. directement sur la surface extérieure, une protection contre la corrosion, et cela par exemple sous forme d'un revêtement résistant également à l'action de la température. Il a déjà été souligné i gné plus haut que les caractéristiques revendiquées ici en première ligne, a savoir un matériau de carter à très haute résistance mécanique et un gaz présentant une haute densité dès la phase d'aspiration, constituent une combinaison ingénieuse de caractéristiques aux fins d'une réduction indirecte de l'encombrement ou du volume du compresseur. Sous cet angle il est particulièrement avantageux, quant au choix de l'agent de réfrigération utilisé, qu'il s'agisse d'un gaz inerte, à savoir un gaz qui empêche une réaction non désirée des matériaux dans l'atmosphère. à savoir d'un gaz non toxique. Dès lors l'agent de réfrigération pourrait également être constitué par un mélange de gaz inertes, par exemple un mélange de gaz inertes contenant du CO2. Un agent de réfrigération particulièrement adéquat est le gaz inerte CO2, ce qui implique à son tour des pressions élevées au sein du compresseur. Contrairement à ce qui se produit avec les agents de réfrigération traditionnels. l'utilisation du CO2 est rarement accompagné d'une liquéfaction du côté haute pression. Le CO2 est disponible sans limites, n'est pas toxique et n'occasionne au surplus pas des résidus dans l'environnement, ni non plus des dégâts. Avec une pression d'aspiration d'environ 30 bar on pourrait atteindre une pression d'échappement de plus de 80 bar, et en raison de la densité relativement élevée du CO2, il est possible de réaliser une puissance thermique ou frigorifique extrêmement élevée en comparaison avec les agents de réfrigération traditionnels, pour un même flux de masse. Il est enfin possible de diminuer le volume de l'agent de réfrigération à faire circuler pour une même puissance, ce qui pour une puissance de consigne entraine un encombrement moindre du compresseur. Il existe plusieurs possibilités de mettre en pratique de manière avantageuse le principe de la présente invention et de le développer. A cet effet il est renvoyé d'une part aux revendications qui suivent la revendication 1, et d'autre part à la description d'une forme de réalisation avec référence au dessin. En combinaison avec la description de la forme de réalisation préférée de l'invention seront également évoquées les formes de réalisation géné ral ement préférées et les développements du principe. Dans le dessin La figure unique est une vue en élévation latérale en coupe d'un compresseur suivant 1 ' instention. Dans la forme de réalisation représentée uniquement à titre d'exemple dans la figure unique il s'agit d'un compresseur à piston axial, où l'unité de compresseur I ici non décrite en détail est logée dans un carter 2. Le carter 2 comprend en substance deux éléments de carter 3, 4, où l'élément de carter 3 constitue une chambre 5 dite de commande, dans laquelle est disposée l'unité de compresseur 1. L'unité de compresseur 1 est par l'intermédiaire d'une poulie 6 entraînée par exemple par un moteur à combustion interne l.'entralnement a lieu par l'intermédiaire d'un arbre moteur 7. tournant sur un axe de rotation 8. L'arbre d'entraînement est monté à rotation dans le carter 2, dans la région de la poulie 6. Pour 'entraînement des pistons 9 est prévu un disque de nutation 10. lequel par l'intermédiaire de paliers 11 agit sur un disque récepteur 12 monté à l'abri à de la rotation dans le carter 2. Le disque récepteur 12 est par l'intermédiaire d'une bielle 13 couplé avec le piston ou avec les pistons 9. Conformément à cette disposition, lors d'une rotation du disque de nutation 10, le piston 9 exécute au-dessus du disque récepteur un mouvement de va-et-vient en direction de son axe longitudinal, la forme de realisation ici représentée comprenant plusieurs pistons 9. Conformément à l'invention, le carter 2 ou les éléments de carter 3, 4 sont fabriqués en un matériau à très haute résistance mécanique, à savoir dans le présent cas en un acier à très haute résistance. L'agent de réfrigération prévu est un gaz inerte, à savoir le CO2. Cette combinaison de caractéristiques permet de réduire I'encombrement global du compresseur, tandis qu'une puissance de compresseur suffisante est assurée conformément aux explications figurant dans l'introduction à la description. Pour finir il y a lieu de signaler que la forme de réalisation ci-dessus décrite uniquement à titre d'exemple illustre simplement le principe de l'invention, qui n'est nullement limitée à cette forme de réalisation Revendications 1. Compresseur, notamment pour l'installation de clirnatisation d'un véhicule automobile, avec un carter (2) et avec une unité de compresseur (1) disposée dans le carter (2), pour aspirer et pour comprimer un agent t de réfrigération,. caractérisé en ce que le carter l2) est fabrique en un matériau à haute résistance mécanique et en ce qu'en tant d'agent de réfrigération il est fait appel 9 un gaz présentant déjà dans la phase d'aspiration une densité élevée. 2. Compresseur suivant la revendication 1, caracterisé en ce que le carter (2) est en substance fabriqué en acier. 3, Compresseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carter (2) est fabriqué en substance en un alliage de bronze. 4. Compresseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carter (2) est fabriqué en substance en titane. 5. Compresseur suivant la revendication 1. caractérisé en ce que le carter (2) est fabriqué en substance en un matériau renforcé par des fibres. 6. Compresseur suivant la revendication 1. caractérisé en ce que Se carter (2) est fabriqué en un matériau composite 7. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 a 6. caractérisé en ce que la limite d'allongement du matériau du carter est supérieure à 500 Njmm2. 8. Compresseur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la limite d'allongement du matériau du carter est située dans la fourchette entre 700 N/mm2 et 800 N/mm2. 9. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que le carter (2) est fabrique en substance par la technique du moulage. 10. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8. caractérisé en ce que le carter (2) est fabriqué par etirage profond il. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de l à 8. caractérisé en ce que le carter (2) est fabrique par formage ou déformation à froid et/ou à chaud. 12. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que le carter (2) est fabriqué par extrusion ou filage à froid. 13. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de l à 12, caractérisé en ce que le carter (2) comprend une enveloppe de carter en un matériau à très haute résistance mécanique et un revêtement intérieur à paroi mince étanche à l'huile eL aux gaz. 14. Compresseur suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le revêtement intérieur est fabriqué en aluminium. 15. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 14, caractérisé en ce que le carter (2) présente à sa surface extérieur une protection contre la corrosion. 16. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 35. caractérisé en ce que l'agent de réfrigération est un gaz inerte. 17. Compresseur suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 15. caractérisé en ce que l'agent de réfrigération est un mélange de gaz inertes. 18. Compresseur suivant la revendication 17. caractérisé en ce que l'agent de réfrigération est un mélange de gaz inertes contenant du C02. 19. Compresseur suivant a revendication 17, caractérisé en ce que l'agent de réfrigération est du CO2.