Brevet FR2783573A1 — publié le 20000324

Arrière plan de l'invention La présente invention concerne un compresseur de type à plateau batteur pour comprimer un fluide gazeux com- prenant de l'huile de lubrification. Dans le compresseur, un piston est entraîné dans un mouvement de va-et-vient par un plateau batteur, d'une ma- nière bien connue de la technologie. Un tel compresseur de type à plateau batteur est souvent inclus dans un climatiseur pour une automobile ou un véhicule. Le compresseur de type à plateau batteur comprend généralement un bloc de cylindres définissant chacun un alé- sage de cylindre, un piston monté dans l'alésage de cylindre, un plateau batteur entraîné en rotation par un mécanisme d'entraînement bien connu de la technologie, et un mécanisme de sabots interposé en glissement entre le plateau batteur et le piston. Le plateau batteur est fixé à un arbre d'entraînement entraîné en rotation par une source d'entraînement telle qu'un moteur monté sur l'automobile. Le mécanisme de sabots est destiné à convertir un mouvement de rotation du plateau batteur en un mouvement de va-et-vient du piston, d'une manière bien connue de la tech- nologie. Lorsque le plateau batteur fait aller et venir le piston, un fluide gazeux est comprimé dans le cylindre. Dans le cas o l'on utilise le compresseur de type à plateau bat- teur dans un climatiseur, un gaz réfrigérant est utilisé comme fluide gazeux et circule dans un cycle de réfrigération inclus dans le climatiseur. Si une usure ou une abrasion se produit dans une partie de glissement entre le plateau batteur et chacun du piston et du mécanisme de sabots, le compresseur peut avoir une fiabilité nettement réduite. Par suite, une lubrification constante doit être assurée pour la partie de glissement. Dans le compresseur de type à plateau batteur de cette nature, l'huile de lubrification est stockée dans un carter d'huile contenant le plateau batteur, de manière à lu- brifier la partie de glissement et autres. Lorsqu'on fait tourner le plateau batteur, l'huile de lubrification est pro- jetée et se fixe sur la partie glissante par réactions du plateau batteur et autres. Cependant, il est difficile d'obtenir l'effet de lubrification lorsque la quantité d'huile de lubrification est petite dans le carter d'huile. Cela est dû au fait que la lubrification de la partie glissante est effectuée sans con- trôle de l'huile de lubrification. Comme exemple pour résoudre ce problème, la Pu- blication de Brevet Japonaise non examinée No. 5-44641 décrit un compresseur dans lequel un passage est formé dans un pis- ton pour amener de l'huile de lubrification à une partie de glissement. Cependant, une lubrification efficace n'est pas possible du fait que le passage comporte une entrée d'huile et une sortie d'huile qui sont l'une et l'autre à la même pression. De la manière bien connue de la technologie, l'huile de lubrification comporte une partie qui fuit du car- ter d'huile et circule en même temps que le gaz réfrigérant dans le cycle de réfrigération. Ainsi, le gaz réfrigérant dans le cycle de réfrigération contient de l'huile de lubri- fication. Lorsque le piston est entraîné dans un mouvement de va-etvient, le gaz réfrigérant comporte une partie qui passe sous la forme de gaz entraîné vers le carter, par un inter- valle scellé qui est laissé autour du piston. Dans ce cas, le gaz entraîné comprend de l'huile de lubrification en plus du gaz réfrigérant. Résumé de l'invention La présente invention a donc pour but de créer un compresseur de type à plateau batteur dans lequel de l'huile de lubrifi- cation est effectivement fournie à un mécanisme de sabots in- terposé entre un piston et un plateau batteur. D'autres buts de la présente invention apparaî- tront plus clairement au cours de la description. A cet effet, la présente invention concerne un compresseur de type à plateau batteur pour comprimer un fluide gazeux comprenant de l'huile de lubrification, carac- térisé en ce qu'il comprend: * un bloc de cylindre définissant un alésage de cylindre; * un piston monté dans l'alésage de cylindre pour avoir un intervalle scellé autour du piston et pour effectuer un mouvement de va-et-vient de manière à comprimer le fluide gazeux, ce fluide gazeux comportant une partie qui passe sous la forme de gaz de balayage à travers l'intervalle scellé lorsque le piston est entraîné dans son mouvement de va-et-vient; * un plateau batteur entraîné en rotation; * un mécanisme de sabots interposé entre le plateau batteur et le piston pour convertir un mouvement de rotation du plateau batteur en un mouvement de va-et-vient du piston; et * des moyens d'alimentation reliés à l'intervalle scellé pour fournir le gaz de balayage en même temps que l'huile de lubrification au mécanisme de sabots de manière à lu- brifier une partie de glissement comprise entre le méca- nisme de sabots et chacun du plateau batteur et du piston. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: * les moyens d'alimentation comprennent un passage de gaz formé dans le piston et destiné à introduire le gaz de ba- layage en même temps que l'huile de lubrification dans la partie de glissement; * le piston particulier qui est toujours adapté dans l'alésage de cylindre même lorsqu'on fait aller et venir le piston, le gaz de balayage comportant une entrée formée à l'endroit de la partie particulière; le piston comporte: * une partie creuse à l'intérieur de celui-ci; e une rainure en forme de bague s'étendant circulairement à l'endroit de la partie particulière; * un trou traversant radial allant de la rainure en forme de bague jusqu'à la partie creuse; et * un trou traversant axial allant de la partie creuse jus- qu'à la partie de glissement, la combinaison de la partie creuse, de la rainure en forme de bague, du trou traver- sant radial et du trou traversant axial, servant de pas- sage de gaz. Brève description des dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un com- presseur de type à plateau batteur selon un mode de réali- sation de la présente invention, dans un état dans lequel le piston est au point mort haut; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du compres- seur de type à plateau batteur de la figure 1, dans un état dans lequel le piston est au point mort bas; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale agrandie de la partie principale du compresseur de type à plateau bat- teur de la figure 1, dans un état dans lequel le piston se trouve sur le chemin entre le point mort haut et le point mort bas; - la figure 4A est une vue de côté du piston du compresseur de type à plateau batteur de la figure 1; - la figure 4B est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la figure 4A; - la figure 4C est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la figure 4A; - la figure 5 est une vue en perspective du piston du com- presseur de type à plateau batteur de la figure 1; - la figure 6 est une vue semblable à celle de la figure 4B, mais représentant un piston d'un compresseur de type à plateau batteur selon un autre mode de réalisation de la présente invention; et - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un piston de compresseur de type à plateau batteur selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Description des modes de réalisation préférentiels En se référant aux figures 1 et 2, on décrira un compresseur de type à plateau batteur selon un mode de réali- sation de la présente invention. Le compresseur de type à plateau batteur peut être utilisé dans un climatiseur de véhicule pour faire cir- culer un gaz réfrigérant dans un cycle de réfrigération. Le compresseur comprend un bloc de cylindres 2 définissant ou formant un certain nombre d'alésages de cylindre 1 (dont l'un seulement est illustré) autour de l'axe du compresseur. Un carter avant 4 est en contact avec une face d'extrémité du bloc de cylindres 2, de manière à former un carter d'huile 3 en coopération avec le bloc de cylindres 2. Une culasse 6 est disposée sur l'autre face d'extrémité, dans la direction axiale, du bloc de cylindres 2, par l'intermédiaire d'une plaque à ensemble de soupapes 5. La culasse 6 définit dans celle-ci une chambre d'entrée 7 et une chambre de décharge 8. Des boulons de liaison 9 relient les uns aux autres le bloc de cylindres 2, le carter avant 4 et la culasse 6. Un arbre d'entraînement 11 passe à travers le carter avant 4 dans la direction axiale, et se trouve suppor- té en rotation par un palier radial 12. Une extrémité de l'arbre d'entraînement 4 est supportée en rotation sur le bloc de cylindres 2 par un palier radial 13. A l'autre extré- mité de l'arbre d'entraînement 4, une force d'entraînement provenant par exemple de la puissance du moteur d'un véhi- cule, est transmise par une courroie. Un rotor 17 est fixé à l'arbre d'entraînement 11 dans le carter d'huile 3. Le rotor 17 est monté en rotation sur le carter avant 4 par l'intermédiaire d'un palier de bu- tée 18. Un plateau batteur 21 est formé d'une seule pièce avec le rotor 17. Par suite, le plateau batteur 21 tourne so- lidairement de l'arbre d'entraînement 11 et du rotor 17. Le plateau batteur 21 comporte des parties de plaque périphériques qui viennent en prise avec un certain nombre de pistons 22 (dont l'un seulement est illustré), par l'intermédiaire de paires respectives de sabots 23a et 23b sur les deux faces des parties de plaque. De façon plus dé- taillée, chaque piston 22 comporte deux faces de réception de sabot sphériques 24a et 24b venant en face l'une de l'autre. Les sabots 23a, 23b sont disposés respectivement entre les faces de réception de sabot 24a, 24b et le plateau batteur 21. Les sabots 23a et 23b comportent des surfaces sphériques venant en présence des faces de réception de sabot 24a et 24b. Chaque piston 22 est monté dans l'alésage de cylindre correspondant 1 de façon que ce piston 22 puisse aller et ve- nir dans une direction parallèle à l'axe de l'alésage de cy- lindre 1. Le piston 22 comprend un segment d'étanchéité de piston 25 pour assurer l'étanchéité entre le piston 22 et l'alésage de cylindre 1. Un sabot ou une combinaison des sa- bots 23a et 23b est appelé mécanisme de sabots, et ce méca- nisme de sabots sert à convertir un mouvement de rotation du plateau batteur 21 en un mouvement de va-et-vient du piston 22. Lorsque l'arbre d'entraînement 11 est entraîné en rota- tion, le plateau batteur 21 tourne également pour faire aller et venir les pistons 22 à l'intérieur des alésages de cylin- dre 1, par l'intermédiaire des sabots 23a et 23b. Ainsi, la rotation du plateau batteur 21 est transformée en le mouve- ment de va-et-vient des pistons 22. Suivant le mouvement de va-et-vient des pistons 22, le gaz réfrigérant de la chambre d'entrée 7 est aspiré dans les alésages de cylindre 1 et, après avoir été comprimé, se trouve déchargé dans la chambre de décharge 8. Ainsi, la compression du gaz réfrigérant est effectuée. Pendant la compression du gaz réfrigérant, les sabots 23a et 23b glissent sur les faces de réception de sa- bot 24a et 24b. De l'huile de lubrification est en réserve dans le carter d'huile 3. Cette huile de lubrification pénè- tre, sous la forme d'un brouillard d'huile, par les extrémi- tés des faces de réception de sabot 24a, 24b entre les sabots 23a, 23b et les faces de réception de sabot 24a, 24b, pour effectuer la lubrification. Lorsque chaque piston 22 est entraîné dans un mouvement de va-et-vient, le gaz réfrigérant comporte une partie passant sous la forme de gaz de balayage à travers un intervalle scellé 31 qui est laissé autour du segment d'étanchéité de piston 25. Pour une meilleure lubrification, on utilise le gaz de balayage sur le chemin de compression du piston 22. Ainsi, le gaz de balayage passe à travers un jeu 32 formé entre chaque piston 22 et la surface intérieure de l'alésage de cylindre 1 correspondant, puis est fourni aux parties de glissement entre les sabots 23a, 23b et le piston 22, ainsi qu'entre les sabots 23a, 23b et le plateau batteur 21. Par suite, les parties de glissement sont lubrifiées du fait que l'huile est contenue dans le gaz de balayage. On dé- crira maintenant la structure utilisée pour cela. En se référant aux figures 3 à 5 en plus des fi- gures 1 et 2, chaque piston 22 comporte une surface périphé- rique extérieure avec une partie particulière qui est toujours adaptée dans chacun des alésages de cylindres 1, même lorsque le piston est entraîné dans son mouvement de va- et-vient. Chaque piston 22 se présente sous la forme d'une structure creuse, c'est à dire qu'il comporte une partie creuse 26. Le piston 22 comporte également une rainure en forme de bague 27 s'étendant circulairement à l'endroit de la partie particulière de la surface périphérique extérieure de chaque piston 22. La position de la rainure en forme de bague 27 est plus proche du carter d'huile 3 que le segment d'étanchéité de piston 25 et cette position est prévue pour ne jamais sortir de l'alésage de cylindre 1 même lorsque le piston 22 est au point mort bas, comme représenté à la figure 2. Un certain nombre d'entrées de gaz 28, par exem- ple quatre, sont réalisées sous la forme d'un trou traversant radial percé dans le fond de la rainure en forme de bague 27 autour de l'axe du piston 22, à intervalles égaux. Les en- trées de gaz 28 sont des trous traversants allant de la rai- nure en forme de bague 27 jusqu'à la partie creuse 26. Le piston 22 comporte un certain nombre de sor- ties de gaz 29, par exemple deux, réalisées sous la forme d'un trou traversant axial dans l'extrémité fermée du piston, du côté du carter d'huile 3. Les sorties de gaz 29 sont des trous traversants allant de la partie creuse 26 jusqu'à l'une des parties de glissement indiquées cidessus, c'est à dire l'une des surfaces de réception de sabot 24. La combinaison des entrées de gaz 28, de la partie creuse 26 et des sorties de gaz 29, sert de passage de gaz pour amener le gaz de ba- layage en même temps que l'huile de lubrification aux parties de glissement. La combinaison du passage de gaz et du jeu 32 est appelée dispositif d'alimentation. Lorsqu'on fait tourner l'arbre d'entraînement 11, le rotor 17 et le plateau batteur 21 agitent l'huile de lu- brification dans le carter d'huile 3, de manière à amener cette huile de lubrification directement aux parties de glis- sement indiquées ci-dessus. Au cours de la compression du piston 22, le gaz de balayage haute pression qui passe entre le piston 22 et l'alésage de cylindre 1, pénètre dans la rainure en forme de bague 27. Du fait de la différence de pression entre la par- tie creuse 26 et le carter d'huile 3, le gaz de balayage con- tinue de pénétrer dans la partie creuse 26 par les entrées de gaz 28, et arrive entre le sabot 23a et la face de réception de sabot correspondante 24a, par les sorties de gaz 29. Par suite, l'huile se trouvant dans le gaz de balayage est amenée de façon continue dans l'une des parties de glissement, de sorte que cette partie est bien lubrifiée. Le gaz de balayage provenant des sorties de gaz 29 pénètre plus loin entre l'autre sabot 23b et l'autre face de réception de sabot 24b. Par suite, l'huile se trouvant dans le gaz de balayage est amenée dans l'autre partie de glissement de façon que cette partie soit bien lubrifiée. De cette manière, l'huile se trouvant dans le gaz de balayage peut lubrifier les parties de glissement des sa- bots 23a, 23b, des pistons 22 et du plateau batteur 21. En particulier, on peut fournir beaucoup d'huile au côté de sa- bot à comprimer. Cette huile de lubrification réduit la pro- duction d'objets détériorés du fait de l'usure et de la chaleur de la surface de réception de sabot 24a et du sabot 23a. Comme représenté à la figure 6, le nombre des sorties de gaz 29 peut être réduit à une seule sortie formée au centre du piston 22. Il est préférable qu'un ou plusieurs trous d'alimentation d'huile 33 soient formés dans la partie du piston 22 qui reçoit l'autre sabot 23b, comme représenté à la figure 7. Chacun des compresseurs de type à plateau batteur décrit ci-dessus peut améliorer la fiabilité d'un compresseur car de l'huile de lubrification peut être bien fournie aux parties de glissement entre les pistons et les sabots ainsi qu'entre les sabots et le plateau batteur. Bien que la présente invention ait été décrite jusqu'ici en se référant à un petit nombre de réalisations de celle-ci, il sera facilement possible pour un spécialiste de la question de mettre en oeuvre la présente invention de di- verses autres manières. Par exemple, la présente invention peut s'appliquer à un compresseur à déplacement variable et, bien évidemment, à un compresseur de type à pistons à double tête. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Compresseur de type à plateau batteur pour comprimer un fluide gazeux comprenant de l'huile de lubrification, caractérisé en ce qu' il comprend: - un bloc de cylindre (2) définissant un alésage de cylindre (1); - un piston (22) monté dans l'alésage de cylindre (1) pour avoir un intervalle scellé autour du piston (22) et pour effectuer un mouvement de va-et-vient de manière à compri- mer le fluide gazeux, ce fluide gazeux comportant une par- tie qui passe sous la forme de gaz de balayage à travers l'intervalle scellé (31) lorsque le piston (22) est en- traîné dans son mouvement de va-et-vient; - un plateau batteur (21) entraîné en rotation; - un mécanisme de sabots (23a, 23b) interposé entre le pla- teau batteur (21) et le piston (22) pour convertir un mou- vement de rotation du plateau batteur en un mouvement de va-et-vient du piston; et - des moyens d'alimentation (26, 28, 29, 33) reliés à l'intervalle scellé (31) pour fournir le gaz de balayage en même temps que l'huile de lubrification au mécanisme de sabots (23a, 23b) de manière à lubrifier une partie de glissement comprise entre le mécanisme de sabots et chacun du plateau batteur (21) et du piston (22). 2 ) Compresseur de type à plateau batteur selon la revendica- tion 1, dans lequel les moyens d'alimentation comprennent un passage de gaz (26, 28, 29, 33) formé dans le piston (22) et destiné à intro- duire le gaz de balayage en même temps que l'huile de lubri- fication dans la partie de glissement. 3 ) Compresseur de type à plateau batteur selon la revendica- tion 2, dans lequel ]] le piston (22) comporte une surface périphérique extérieure avec une partie particulière qui est toujours adaptée dans l'alésage de cylindre (1) même lorsqu'on fait aller et venir le piston, le gaz de balayage comportant une entrée (28) for- mée à l'endroit de la partie particulière. 4 ) Compresseur de type à plateau batteur selon la revendica- tion 3, dans lequel le piston (22) comporte: - une partie creuse (26) à l'intérieur de celui-ci; - une rainure en forme de bague (27) s'étendant circulaire- ment à l'endroit de la partie particulière; - un trou traversant radial (28) allant de la rainure en forme de bague jusqu'à la partie creuse (26); et - un trou traversant axial (29) allant de la partie creuse jusqu'à la partie de glissement, la combinaison de la par- tie creuse (26), de la rainure en forme de bague (27), du trou traversant radial (28) et du trou traversant axial (29), servant de passage de gaz.