Brevet FR2783574A1 — publié le 20000324

COMPRESSEUR A MOUVEMENT ALTERNATIF La présente invention concerne un compresseur à mouvement alternatif et plus particulièrement, un compresseur à mouvement alternatif comportant une chambre d'aspiration de structure améliorée, ledit compresseur étant destiné à être utilisé dans un cycle de réfrigération d'un climatiseur d'air pour véhicules. Généralement, dans un compresseur à mouvement alternatif, un gaz est introduit à partir d'une chambre d'aspiration dans un mécanisme alternatif comportant une pluralité d'alésages et une pluralité de pistons. Le gaz comprimé par le mécanisme alternatif est introduit dans une chambre d'évacuation, puis évacué de celle-ci. La chambre d'aspiration et la chambre d'évacuation sont habituellement formées dans une culasse. On décrira un exemple de réalisation connu d'un compresseur de ce type en regard de la figure 4. Le compresseur comprend une chambre d'évacuation 101 formée dans une partie radialement centrale d'une culasse 102. Une chambre d'aspiration 103 est formée autour de la chambre d'évacuation 101, radialement à l'intérieur de celle-ci dans une direction circonférentielle. Une paroi de séparation 104 sépare la chambre d'aspiration de la chambre d'évacuation 101. Une paroi externe 105 définit la chambre d'aspiration 103. Un gaz est introduit dans la chambre d'aspiration par un orifice d'aspiration 106. Le gaz est refoulé de la chambre d'aspiration vers des alésages 107 formés dans un bloc cylindre (non représenté). Le gaz comprimé à l'intérieur de chaque alésage 107 est entraîné dans la chambre d'évacuation 101, d'o il est évacué à travers un orifice d'évacuation 108. La paroi de séparation 104 comporte une pluralité de surfaces concaves 104a et une pluralité de surfaces convexes 104b sur sa face radialement extérieure. Les surfaces concaves et convexes sont agencées alternativement de manière à former une surface courbe continue convexe/concave. La paroi externe 105 comporte une pluralité de portions 109 qui font saillie par rapport à sa face radialement intérieure 105a, respectivement en direction des surfaces concaves 104a de la paroi de séparation 104. Les portions saillantes 109 sont séparées l'une de l'autre d'un intervalle prédéterminé dans la direction circonférentielle de la paroi externe 105. Un trou de vis 110 est défini dans chacune desdites portions saillantes. En dehors des portions 2 2783574 saillantes 109, l'épaisseur de la paroi externe 105 est sensiblement constante. Dans un compresseur connu de ce type, les conditions d'écoulement du gaz aspiré dans les alésages 107 ont tendance à devenir non-uniformes, car la chambre d'aspiration 103 s'étend dans la direction circonférentielle et le gaz est introduit dans cette chambre à travers un unique orifice d'aspiration 106. Cette condition peut entraîner une diminution de l'aptitude à réfrigérer en raison de la diminution du rendement en volume du gaz d'aspiration et de l'apparition d'une vibration et d'un bruit dus à l'aspiration pulsée. En particulier, comme représenté sur la figure 4, deux espaces ayant des largeurs différentes L1 et L2 sont formés dans la chambre d'aspiration 103. L'espace de largeur L1 est formé entre la face intérieure 105a de la paroi externe 105 et la surface convexe 104b de la paroi de séparation 104 et cette largeur est plus grande que la largeur L2 de l'espace compris entre la face intérieure de la portion saillante 109 et la surface convexe 104b de la paroi de séparation 104. L'espace de largeur L2 constitue donc un rétrécissement pour l'écoulement de gaz dans la chambre d'aspiration 103. Comme le montre la flèche A sur la figure 4, il en résulte qu'un écoulement turbulent peut être généré avec l'écoulement du gaz dans la chambre d'aspiration 103, immédiatement en aval de la portion d'espace de largeur L2, dans la direction de l'écoulement du gaz ou en aval de la portion saillante 109. Un tel écoulement turbulent A peut augmenter la perte de pression de l'écoulement de gaz, et donc diminuer le rendement d'aspiration dans chaque alésage 107. En outre, le volume du gaz aspiré dans les alésages respectifs 107 peut devenir non-uniforme. En conséquence, dans un tel système de réfrigération, l'aptitude à la réfrigération peut diminuer. De plus, l'écoulement turbulent A peut provoquer une pulsation d'aspiration et peut augmenter les vibrations et le bruit à l'intérieur du compresseur. Le modèle d'utilité japonais publié 61-145884 ou JP-A-7- 139463 décrit une structure dans laquelle est formée une chambre d'aspiration ou un chemin d'aspiration, de manière à traverser une chambre d'évacuation située dans une partie centrale au-dessus de la chambre d'évacuation ou une structure dans laquelle la hauteur d'une portion étroite d'une chambre d'aspiration est agrandie en donnant une plus 3 2783574 grande hauteur à une paroi de séparation entre la chambre d'évacuation et la chambre d'aspiration. Toutefois, si la chambre d'aspiration est formée de manière à traverser la chambre d'évacuation, il peut être nécessaire de diminuer la hauteur de la chambre d'évacuation dans la direction axiale du compresseur ou d'agrandir la hauteur de la chambre d'aspiration. Si la portion étroite de la chambre d'aspiration est agrandie dans la direction axiale du compresseur, alors la longueur axiale de l'ensemble du compresseur peut augmenter, ce qui réduit la possibilité de pouvoir monter le compresseur sur un véhicule. En outre, dans les deux structures, le poids du compresseur peut augmenter comme conséquence de l'augmentation de la longueur axiale. Il est donc souhaitable de réaliser une structure améliorée de compresseur à mouvement alternatif qui ait un écoulement de gaz plus uniforme dans sa chambre d'aspiration et qui puisse fournir aux alésages un volume de gaz uniforme, aspiré depuis la chambre d'aspiration afin d'améliorer le rendement en volume de l'aspiration, d'augmenter l'aptitude fonctionnelle du compresseur et de diminuer ainsi l'apparition de vibrations et de bruit. Il est également souhaitable de réaliser une structure améliorée de compresseur à mouvement alternatif pouvant améliorer l'écoulement de gaz dans la chambre d'aspiration sans agrandir la longueur axiale du compresseur, ce qui permettrait d'avoir un compresseur de poids réduit. L'invention concerne un compresseur à mouvement alternatif qui comporte une chambre d'évacuation se trouvant dans une partie radialement centrale du compresseur, une chambre d'aspiration s'étendant dans une direction circonférentielle autour de la chambre d'évacuation, radialement à l'intérieur de celle-ci et un mécanisme alternatif pour comprimer le gaz aspiré depuis la chambre d'aspiration et pour évacuer le gaz comprimé dans la chambre d'évacuation. Le compresseur à mouvement alternatif comprend une paroi de séparation séparant la chambre d'aspiration de la chambre d'évacuation et une paroi externe s'étendant le long de la chambre d'aspiration en ménageant un espace par rapport à la paroi de séparation pour définir la chambre d'aspiration. La paroi externe comporte sur sa face intérieure une pluralité de portions faisant saillie vers la paroi de 4 2783574 séparation. Lesdites portions saillantes sont séparées l'une de l'autre d'un intervalle dans une direction circonférentielle de la paroi externe. Chacune des portions saillantes comporte une surface saillante en arc tournée vers la paroi de séparation et deux surfaces inclinées tournées vers la paroi de séparation et s'étendant de chaque côté de la surface saillante en arc et se raccordant à la face radialement intérieure de la paroi externe. Le compresseur à mouvement alternatif peut être du type à plateau incliné. Il comporte, par exemple, un carter central qui contient une chambre de carter et un bloc cylindre pourvu d'une pluralité d'alésages à une extrémité arrière du carter central. Un carter frontal est disposé sur une extrémité frontale du carter central pour assurer l'étanchéité de la chambre de carter. Un arbre d'entraînement est soutenu de manière rotative, par exemple par le bloc cylindre et le carter frontal. Un mécanisme à plateau incliné est disposé sur l'arbre d'entraînement. Une pluralité de pistons sont montés respectivement dans lesdits alésages et sont animés d'un mouvement alternatif par l'opération du mécanisme à plateau incliné. Une culasse est fixée à une extrémité arrière du bloc cylindre par l'intermédiaire d'un plateau à valves. Dans la culasse sont formées ladite paroi de séparation, ladite paroi externe, ladite pluralité de portions saillantes, lesdites surfaces saillantes en arc et lesdites surfaces inclinées. Dans le compresseur à mouvement alternatif selon l'invention, une pluralité de surfaces convexes et une pluralité de surfaces concaves peuvent être formées sur la face radialement extérieure de la paroi de séparation. Ces surfaces convexes et concaves peuvent être agencées alternativement dans une direction circonférentielle de la face radialement extérieure de la paroi de séparation de manière à former une surface courbe. Lesdites surfaces saillantes en arc et lesdites surfaces inclinées sont tournées vers lesdites surfaces concaves. Une portion chanfreinée peut être formée sur la face radialement extérieure de la paroi externe, d'un côté de la surface saillante en arc et de préférence de chaque côté de la portion saillante en diminuant l'épaisseur de la paroi externe. La portion chanfreinée peut être en forme de surface courbe. Dans le compresseur à mouvement alternatif selon la présente invention, la portion latérale adjacente de la portion saillante en arc est 2783574 variée par la portion formant la surface inclinée, de sorte qu'il n'est généré aucun écoulement turbulent dans la chambre d'aspiration. En conséquence, la perte de pression due à un tel écoulement turbulent peut être réduite et le gaz peut s'écouler uniformément dans la chambre d'aspiration. Le volume de gaz aspiré dans les alésages peut être uniforme et le rendement d'aspiration peut être accru. De plus, l'uniformité de l'écoulement de gaz peut diminuer la pulsation d'aspiration, évitant ainsi la génération de vibrations et de bruit. Ces avantages peuvent être obtenus par la structure de la face radialement intérieure de la paroi externe, sans augmenter la longueur axiale du compresseur. En conséquence, le fonctionnement du compresseur peut être amélioré, en même temps que son poids et sa taille sont réduits. De plus, si les portions chanfreinées sont formées dans la face extérieure de la paroi externe, le poids du compresseur peut être réduit davantage sans modifier l'écoulement de gaz uniforme dans la chambre d'aspiration. D'autre buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un compresseur à mouvement alternatif selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale de la culasse du compresseur à mouvement alternatif représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale de la culasse représentée sur la figure 2; et la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une culasse d'un compresseur à mouvement alternatif classique. On se référera aux figures 1 à 3 qui montrent un compresseur à mouvement alternatif selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme le montre la figure 1, le compresseur à mouvement alternatif comporte un carter central 1 contenant une chambre de carter 2. La partie latérale arrière du carter central 1 est conformée en bloc cylindre lb ayant une pluralité d'alésages la. Les alésages la sont agencés dans la direction circonférentielle du bloc cylindre lb, comme représenté sur la figure 2. Un carter frontal 3 est prévu à l'extrémité 6 2783574 avant du carter central 1 pour fermer la chambre de carter 2. Un arbre d'entraînement 8 est soutenu de manière rotative par le bloc cylindre lb et par le carter frontal 3 par l'intermédiaire de roulements radiaux 9a et 9b. Un mécanisme d'étanchéité axial 11 est prévu dans une portion cylindrique 3a du carter frontal 3. Des pistons 16 sont montés coulissants dans les alésages la du bloc cylindre lb. Chaque piston 16 est relié par l'intermédiaire d'une rotule sphérique à une tige de piston 16a elle-même reliée à un mécanisme à plateau incliné 20 par l'intermédiaire d'une autre rotule sphérique. Ces éléments constituent un mécanisme à mouvement alternatif destiné à comprimer le gaz aspiré dans les alésages la par les pistons alternatifs 16. Le mécanisme à plateau incliné 20 comporte, à l'intérieur de la chambre de carter 2, un rotor 12 fixé sur l'arbre d'entraînement 8. Le rotor 12 tourne donc de manière synchrone avec la rotation de l'arbre d'entraînement 8. Un plateau incliné 14 est soutenu sur l'arbre d'entraînement 8. Un support 17 pourvu d'un mécanisme d'articulation est formé sur la surface frontale du plateau incliné 14. Un bras support 19 est prévu sur le côté arrière du rotor 12. Le bras support 19 constitue le mécanisme d'articulation avec le support 17. En insérant un pivot d'entraînement 18 solidaire du bras support 19 à l'intérieur d'une fente 17a formée dans le support 17, ou limite le mouvement d'inclinaison du plateau incliné 14, car celui-ci tourne de manière synchrone avec la rotation de l'arbre d'entraînement 8. Un plateau oscillant 15 est prévu sur le côté arrière du plateau incliné 14. La rotation du plateau oscillant 15 est empêchée par un mécanisme anti- rotation 13. Chaque tige de piston 16a est reliée au côté arrière du plateau oscillant 15. Les tiges de piston 16a et les pistons 16 sont entraînés alternativement par le mouvement cyclique du plateau oscillant 15 provoqué par la rotation du plateau incliné 14. Une culasse 5 est fixée à l'extrémité arrière du bloc cylindre lb par l'intermédiaire d'un plateau à valves 4. Une chambre d'évacuation 6 est formée dans la culasse 5 dans une partie radialement centrale du compresseur. Autour de la chambre d'évacuation 6 est formée une chambre d'aspiration 7 qui s'étend dans la direction circonférentielle radialement à l'extérieur de la chambre d'évacuation 6. Un gaz destiné à être comprimé, tel qu'un gaz réfrigérant, est aspiré à travers un orifice 7 2783574 d'aspiration 7a dans la chambre d'aspiration 7 d'o il est aspiré dans les alésages la grâce au mouvement des pistons 16, puis comprimé dans les alésages la. Le gaz comprimé est refoulé des alésages vers la chambre d'évacuation 6 d'o il est chassé à travers un orifice d'évacuation 6a. Pendant le fonctionnement du compresseur, l'angle d'inclinaison du plateau incliné 14 est commandé par un mécanisme de réglage, en réponse à la différence de pression entre la pression dans la chambre de carter 2 et la pression dans la chambre d'aspiration 7 (non représentée). Comme représenté sur la figure 2, dans la culasse 5, se trouve une paroi de séparation 31 qui sépare la chambre d'aspiration 7 de la chambre d'évacuation 6. Une paroi externe 41 s'étend tout autour de la chambre d'aspiration 7 en laissant un espace avec la paroi de séparation 31 pour définir la chambre d'aspiration 7. Une pluralité de surfaces concaves 31a et une pluralité de surfaces convexes 31b sont formées sur la face radialement extérieure de la paroi de séparation 31. Ces surfaces concaves et convexes sont agencées alternativement dans la direction circonférentielle de la face radialement extérieure de la paroi de séparation 31, de manière à former une surface courbe. La paroi externe 41 présente sur sa face radialement intérieure 41a, une pluralité de portions saillantes 43 lesquelles sont agencées dans une direction circonférentielle avec un intervalle prédéterminé entre elles. Chaque portion 43 fait saillie vers la paroi de séparation 31 et comporte une surface saillante en arc 43a tournée vers la paroi de séparation 31 et deux surfaces inclinées 43b tournées vers la paroi de séparation 31 et s'étendant de chaque côté de la surface saillante en arc 43a et se raccordant à la face radialement intérieure 41a. Chaque surface saillante en arc 43a est tournée vers la surface concave correspondante 31 a de la paroi de séparation 31 et chaque surface inclinée 43b est tournée vers la portion latérale de la surface convexe correspondante 31b. Dans chaque portion saillante 43 est formé un trou de vis 6b dans lequel un boulon 10, tel que celui qui est représenté sur la figure 1, est inséré pour fixer la culasse 5 au bloc cylindre lb par l'intermédiaire du plateau à valves 4. En outre, comme représenté sur la figure 3, une portion chanfreinée 45 est formée en diminuant l'épaisseur de la paroi externe 41 sur la face radialement extérieure de celle-ci en un endroit qui 8 2783574 correspond à chaque côté des surfaces saillantes en arc 43a. La portion chanfreinée 45 est une surface courbe. La portion qui est comprise entre les portions chanfreinées adjacentes 45, et qui est située dans une position correspondant à la surface saillante en arc 43a, est formée par une surface courbe saillante en arc 43c qui fait saillie vers l'extérieur. Sur la figure 3 on distingue, une ligne en traits mixtes qui représente une configuration de paroi externe d'un compresseur classique telle que celle représentée sur la figure 4. En se référant aux figures 2 et 3, chaque surface inclinée 43b de la paroi externe 41 est formée de manière à ne pas générer d'écoulement turbulent. Effectivement, dans l'écoulement de gaz représenté par les flèches en traits tiretés sur les figures 2 et 3, il ne peut pas se produire de turbulences. Le gaz s'écoule régulièrement dans la chambre d'aspiration 7 le long de la face intérieure 41a de la paroi externe 41 et de la face extérieure de la paroi de séparation 31. La perte de pression due à l'écoulement turbulent peut ainsi être réduite et le volume du gaz aspiré dans les alésages respectifs la peut être uniforme. En outre, le rendement d'aspiration dans les alésages la peut être accru. De plus, aucune pulsation ne se produit lorsque le gaz s'écoule dans la chambre d'aspiration 7 ou lorsque le gaz est aspiré dans les alésages respectifs la. Les vibrations et le bruit dus à la pulsation sont donc réduits. Puisqu'il n'est pas nécessaire d'agrandir la longueur axiale du compresseur selon la présente invention, la taille du compresseur peut être réduite, en particulier dans la direction axiale, par comparaison avec le compresseur décrit dans le modèle d'utilité japonais publié 61-145884 ou JP-A-7-139463. De plus, le poids du compresseur peut être réduit grâce à la configuration décrite dans la direction axiale. Enfin, puisque les portions chanfreinées 45 peuvent être disposées sur la face extérieure de la paroi externe 41, le poids du compresseur peut être réduit davantage. 9 2783574 REVENDICATIONS 1. Compresseur à mouvement alternatif comportant une chambre d'évacuation (6) disposée dans une partie radialement centrale dudit compresseur, une chambre d'aspiration (7) s'étendant dans une direction circonférentielle de ladite chambre d'évacuation (6), radialement à l'extérieur autour de celle-ci et un mécanisme alternatif pour comprimer un gaz introduit dans ladite chambre d'aspiration et pour évacuer le gaz comprimé dans ladite chambre d'évacuation, caractérisé en ce qu'il comprend: une paroi de séparation (31) séparant ladite chambre d'aspiration (7) de ladite chambre d'évacuation (6); et une paroi externe (41) s'étendant autour de ladite chambre d'aspiration (7) en ménageant un espace par rapport à ladite paroi de séparation (31) afin de définir ladite chambre d'aspiration, ladite paroi externe (41) comportant sur sa face radialement intérieure (41a) une pluralité de portions saillantes (43) qui font saillie vers ladite paroi de séparation (31) et qui sont séparées l'une de l'autre par un intervalle dans une direction circonférentielle de ladite paroi externe (41), chacune desdites portions saillantes (43) comportant une surface saillante en arc (43a) tournée vers ladite paroi de séparation (31) et deux surfaces inclinées (43b) tournées vers ladite paroi de séparation et s'étendant de chaque côté de ladite surface saillante en arc (43a) vers ladite face radialement intérieure (4 la) de ladite paroi externe (41). 2. Compresseur à mouvement alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un carter central (1) contenant une chambre de carter (2) et muni d'un bloc cylindre (lb) présentant une pluralité d'alésages (la) à son extrémité arrière, un carter frontal (3) fixé sur l'extrémité frontale dudit carter central (1) pour fermer ladite chambre de carter (2), un arbre d'entraînement (8), un mécanisme à plateau incliné (20) disposé sur ledit arbre d'entraînement (8), une pluralité de pistons (16) montés dans ladite pluralité d'alésages (la) et animés d'un mouvement alternatif par l'opération dudit mécanisme à plateau incliné (20), et une culasse (5) fixée à une extrémité arrière dudit bloc cylindre (lb) par l'intermédiaire d'un plateau à valves (4), ladite culasse (5) portant ladite paroi de séparation (31), ladite paroi externe (41), ladite pluralité de portions saillantes (43), lesdites surfaces saillantes en arc (43a) et lesdites surfaces inclinées (43b). 2783574 3. Compresseur à mouvement alternatif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une pluralité de surfaces convexes (31lb) et une pluralité de surfaces concaves (31a) sont formées sur la face radialement extérieure de ladite paroi de séparation (31), lesdites surfaces convexes et concaves étant agencées alternativement dans une direction circonférentielle de ladite face radialement extérieure de ladite paroi de séparation (31) de manière à former une surface courbe, chacune desdites surfaces saillantes en arc (43a) étant tournée vers chacune desdites surfaces concaves (31a) et chacune desdites surfaces inclinées (43b) étant tournée vers chacune desdites surfaces convexes (31 b). 4. Compresseur à mouvement alternatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une portion chanfreinée (45) est formée sur la face radialement extérieure de ladite paroi externe (41) dans une position correspondant à un côté de ladite surface saillante en arc (43a). 5. Compresseur à mouvement alternatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite portion chanfreinée (45) est en forme de surface courbe.