Brevet FR2816376A1 — publié le 20020510

i Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant. DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant pour une utilisation dans un appareil de climatisation pour véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant qui peut conserver un jeu de fond de piston sensiblement égal à zéro pour toute la plage de variation de l'angle oblique de plateau oscillant. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE La figure 1 représente un compresseur à cylindrée variable 100 de type à plateau oscillant connu utilisé dans un appareil de climatisation pour véhicule automobile. Le carter du compresseur 100 comprend un logement avant 102, un bloc cylindres 101 et une culasse de cylindre 103. Il présente un arbre d'entraînement 106 qui passe à travers le centre du logement avant 102 et le bloc cylindres 101. L'arbre d'entraînement 106 est supporté en rotation par le logement avant 102 et le bloc cylindres 101 via des paliers 107a et 107b. Dans le bloc cylindres 101, une pluralité d'alésages de cylindre 108 sont situés de façon équiangulaire autour d'un axe X0 de l'arbre d'entraînement 106. Dans chacun des alésages du cylindre 108, un piston 109 est monté coulissant. Les pistons 109 peuvent effectuer un mouvement de va-et- vient parallèlement à l'axe X0. Sur cet arbre d'entraînement 106, est fixé un rotor 110 qui tourne conjointement avec l'arbre d'entraînement 106. Le rotor 110 possède un bras 117, sur la partie terminale duquel est situé un orifice 117a présentant un axe oblique par rapport à l'axe X0. Le logement avant 102 et le bloc cylindres 101 définissent en coopération une chambre de vilebrequin 105. A l'intérieur de la chambre de vilebrequin 105 est monté un plateau oscillant 111 présentant un orifice de pénétration 120 au niveau de sa position centrale, à travers lequel pénètre l'arbre d'entraînement 106. L'orifice de pénétration 120 de la plaque oscillante 111 est d'une forme complexe de telle sorte à permettre le changement de l'angle oblique de la plaque oscillante 111 par rapport à l'axe X0. Sur la surface latérale du logement avant du plateau oscillant 111 se trouve un support 115 sur lequel est fixée une partie terminale d'un axe de guidage 116. Une partie sphérique 116a située sur la partie supérieure de l'axe de guidage 116 est fixée en la faisant coulisser dans l'orifice 117a. Etant donné que la partie sphérique 116a peut se déplacer à l'intérieur de l'orifice 117a, l'angle oblique du plateau oscillant 111 par rapport à l'axe X0 peut varier. Ci-après, on désignera par K ce mécanisme d'accouplement comprenant le bras 117 du rotor 110, l'orifice 117a et l'axe de guidage 116. La partie circonférentielle du plateau oscillant 111 a une forme d'anneau plat et est reliée de manière coulissante aux parties terminales des pistons 109 via des paires de sabots 114. Lorsque l'arbre d'entraînement 106 est entraîne par une source d'alimentation externe (non représentée), le rotor 110 tourne également autour de l'axe X0 conjointement avec l'arbre d'entraînement 106. Le rotor 110 fait également tourner le plateau oscillant 111 via le mécanisme d'accouplement K. Simultanément à la rotation du plateau oscillant 1 1 1, la partie circonférentielle du plateau oscillant 111 décrit un mouvement de précession. Seule une composante du mouvement dans le sens axial parallèle à l'axe X0 de la partie circonférentielle du plateau oscillant 111 en précession est transmise aux pistons 109 via les sabots coulissants 114. En conséquence, les pistons 109 font un va- et-vient à l'intérieur des alésages de cylindre 108. On a décrit jusqu'à présent un compresseur connu pour un circuit de refroidissement qui introduit un réfrigérant à partir d'un circuit de refroidissement (non représenté) dans une chambre de compression qui est définie par le fond de piston du piston 109, l'alésage de cylindre 108 et la plaque porte-soupape 104, via la chambre d'aspiration 130, et qui provoque ainsi la compression du réfrigérant par le piston alternatif 109 et refoule le produit réfrigérant vers le circuit de refroidissement externe via la chambre de refoulement 131. Cependant, ce compresseur conventionnel présente les défauts suivants. Premièrement, il existe un problème de contrôle du jeu du fond de piston. Dans ce compresseur conventionnel, la variation du jeu du fond de piston en fonction du changement de l'angle oblique du plateau oscillant est importante. On appelle jeu du fond de piston la distance entre le fond de piston du piston 109 et la plaque porte-soupape 104 lorsque le piston est en position de point mort supérieur. Si l'on se réfère à la figure 6, une courbe K0 représente la relation entre l'angle oblique 0 du plateau oscillant 111 et le jeu de fond de piston pour le mécanisme d'accouplement K. Sur cette figure, plus la valeur négative du jeu de fond de piston est importante, plus le jeu entre le fond de piston et la plaque porte-soupape 104 est important lorsque le piston est en position de point mort supérieur. Comme le sait l'homme du métier, plus le jeu du fond de piston reste important, plus l'efficacité volumétrique du compresseur est altérée, étant donné que plus le jeu de fond de piston est important, plus le volume inactif est important. Si l'on regarde la courbe K0, on remarque que pour la plage de l'angle oblique du plateau oscillant entre 5 degrés et 20 degrés environ, la courbe est considérablement décalée par rapport au jeu de fond de piston = ligne 0. 00. Ce qui signifie que dans le compresseur conventionnel 100, il reste un volume inactif considérable pour la plage importante de l'angle oblique du plateau oscillant 111. Par conséquent, pour le mécanisme d'accouplement conventionnel K, le jeu de fond de piston varie en fonction de l'angle oblique du plateau oscillant de façon indésirable, de telle sorte qu'il y a lieu d'améliorer l'efficacité volumétrique du compresseur. Deuxièmement, dans le compresseur conventionnel, étant donné que la résistance de frottement par rapport au mouvement d'inclinaison du plateau oscillant 111 est importante, la variation de l'angle oblique du plateau oscillant n'est pas régulière. Si l'on se réfère à la figure 1, le centre de variation de l'angle oblique du plateau oscillant 111 est situé au niveau du point Z. Lorsque l'angle oblique du plateau oscillant 111 est modifié, alors un effort de résistance se produit en raison du contact de frottement de la partie sphérique 116a et de la surface interne de l'orifice 117a. La distance entre le point de contact de l'élément sphérique 116a et la surface interne de l'orifice 117a et le centre de variation Z de l'angle oblique du plateau oscillant est relativement importante. En conséquence, la force de résistance due au contact de frottement de l'élément sphérique 116a et de l'orifice 117a va gêner la variation régulière de l'angle oblique du plateau oscillant 111. Par conséquent, il y a lieu d'améliorer la performance de capacité de réponse du compresseur conventionnel. Troisièmement, le compresseur présente un problème de vibration. Si l'on se réfère à la figure 1, le plateau oscillant est généralement conçu de telle sorte que son centre de gravité soit situé sur l'axe X0 lorsque l'angle oblique du plateau oscillant est minimum. Le centre de gravité du plateau oscillant va dévier de l'axe X0 au fur et à mesure que l'angle oblique du plateau oscillant augmente. Lorsque l'angle oblique du plateau oscillant augmente, la distance entre le centre de gravité du plateau oscillant et l'axe augmente monotonement. Donc, étant donné que l'angle oblique du plateau oscillant augmente, le déséquilibre dû au déplacement du centre de gravité du plateau oscillant augmente également de façon monotone. En conséquence, du fait de ce déséquilibre, il se produit une vibration de l'ensemble du compresseur lors du fonctionnement. RESUME DE L'INVENTION L'objet de la présente invention est de proposer un compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant possédant un mécanisme d'accouplement du rotor et du plateau oscillant qui permet de maintenir le jeu de fond de piston sensiblement à zéro pour toute la plage de 2 0 variation de l'angle oblique du plateau oscillant. Selon la présente invention, le compresseur peut toujours conserver le volume inactif sensiblement égal à zéro en maintenant le jeu de fond de piston à zéro pour toute la plage de variation de l'angle oblique du plateau oscillant, de telle sorte que l'efficacité volumétrique du compresseur est efficacement améliorée. La présente invention a également pour objet un mécanisme d'accouplement de rotor et plateau oscillant tel que la force de frottement qui s'oppose au mouvement d'inclinaison du plateau oscillant est supprimée. Grâce à cette invention, le mouvement d'inclinaison du plateau oscillant devient régulier et la réponse de capacité du compresseur s'améliore. La présente invention a pour troisième objet un plateau oscillant dont le centre de gravité se déplace moins que pour le compresseur conventionnel par rapport à l'axe de l'arbre d'entraînement lorsque l'angle oblique du plateau oscillant est modifié. Grâce à cette invention, la vibration de l'ensemble du compresseur due au déséquilibre du centre de gravité du plateau oscillant par rapport à l'axe de l'arbre d'entraînement peut être réduite. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention pourront être compris à partir de la description suivante des modes de réalisation préférés en faisant référence aux dessins dans lesquels: BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue en coupe d'un compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant selon la technique connue; la figure 2 est une vue en coupe d'un compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant selon la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe le long de l'axe III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en perspective du mécanisme d'accouplement du rotor et du plateau oscillant du compresseur représenté sur la figure 2; la figure 5 est une illustration schématique représentant le déplacement du centre de gravité du plateau oscillant du compresseur représenté sur la figure 2; et la figure 6 est un graphique représentant la variation du jeu de fond de piston en fonction de l'angle oblique du plateau oscillant d'un compresseur conventionnel et du compresseur selon la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PREFERES La figure 2 représente un compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant selon la présente invention. Le carter du compresseur A comprend un logement avant 1, un bloc-cylindres 2 et une culasse de cylindre 3. Il comprend un arbre d'entraînement 4 qui passe à travers le centre du logement avant 1 et le bloc cylindres 2. L'arbre d'entraînement 4 est supporté en rotation par le logement avant 1 et le bloc cylindres 2 via des paliers 20 et 21. Dans le bloc cylindres 2, une pluralité d'alésages de cylindre 2a sont situés de façon équiangulaire autour d'un axe X de l'arbre d'entraînement 4. Dans chacun des alésages du cylindre 2a, un piston 1l 1 est monté coulissant. Les pistons 11 peuvent effectuer un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe X. Sur cet arbre d'entraînement 4, est fixé un rotor 8 qui tourne conjointement avec l'arbre d'entraînement 4. Sur le rotor 8, est fixé un plateau oscillant 9 via un axe 10 qui s'étend perpendiculairement à la feuille. Le plateau oscillant 9 peut osciller autour de l'axe 10. Le mécanisme d'accouplement est représenté par un repère C. La figure 4 est une représentation détaillée du rotor 8 et du plateau oscillant 9. Le rotor 8 est généralement en forme d'entonnoir coupé obliquement. Sur la paroi latérale 8a du rotor 8 se trouve un orifice 8b pour équilibrer l'ensemble du rotor 8. A deux emplacements sur la paroi latérale 8a, sont situés deux bras 8c, 8c. Dans chaque bras 8c, un orifice 8d est formé pour permettre le passage de l'axe 10. Une surface d'extrémité 8e entre les bras 8c limite l'angle oblique minimum du plateau oscillant 9. Une surface d'extrémité opposée 8f limite l'angle oblique maximum du plateau oscillant 9. La ligne axiale de l'axe 10 est représentée par un repère Y. Le rotor 9 comprend un anneau plat 9a comprenant un orifice central 9g et un anneau de forme cylindrique court 9b qui entoure l'anneau plat 9a. L'anneau 9b peut être intégré à l'anneau plat 9a ou peut être un élément séparé fixé à l'anneau plat 9a. Une partie périphérique externe de l'anneau plat 9a est arasée de façon à laisser un bras 9c. Dans le bras 9c, se trouve un orifice 9d pour permettre le passage de l'axe 10. Lors de l'assemblage, le bras 9c du plateau oscillant 9 est inséré dans l'espacement entre les deux bras 8c, 8c et ensuite, l'axe 10 est inséré dans l'un des orifices 8d, 9d et l'orifice restant 8d. L'axe 10 peut être fixé à l'orifice 9d ou sur la paire du bras 8d. Au moyen de ce mécanisme d'accouplement, le plateau oscillant 9 peut osciller autour de l'axe Y. L'angle oblique minimum du plateau oscillant 9 est limité par le contact de la surface d'extrémité 8e du rotor 8 et un flasque supérieur 9e du plateau oscillant 9. L'angle oblique maximum du plateau oscillant 9 est limité par un contact de l'autre surface d'extrémité 8f du rotor 8 et un flasque inférieur 9f du plateau oscillant 9. Si l'on se réfère à nouveau à la figure 2, le plateau oscillant 9 est représenté dans une position d'angle maximum par rapport à l'angle oblique du plateau oscillant 9. Les axes P des orifices du cylindre 2a (qui sont également les axes des pistons 11) sont disposés le long d'une surface d'un cylindre de rayon R autour de l'axe X de l'arbre d'entraînement 4. L'axe 10 est conçu pour être installé dans un sens tangentiel par rapport à une surface du même cylindre du même rayon R autour de l'axe X de l'arbre d'entraînement 4. Bien qu'ils ne soient pas représentés sur la figure, des moyens d'activation (par exemple, un ressort) peuvent être situés entre le rotor 8 et le plateau oscillant 9, pour activer le plateau oscillant 9 vers un angle maximum. Le piston 11 possède une paire de portions de maintien de sabots lia, i la et un bras lb qui les relient. L'anneau plat 9a du plateau oscillant 9 est pris en sandwich de manière coulissante par une paire de portions de maintien de sabots 1 la, 1 la via une paire de sabots 12, 12. La caractéristique importante de la présente invention est la présence de la portion de maintien de sabot 1 la qui entre en prise avec l'anneau plat 9a depuis l'intérieur. La position de l'axe 10 dans le sens X est fixée de sorte à créer un jeu de fond de piston d'un piston 11 qui est en position de point mort supérieur égal à zéro. De par cette conception, il devient possible de maintenir à zéro le jeu de fond de piston de tout piston indépendamment de l'angle oblique du plateau oscillant 9. Si l'on se réfère à la figure 6, la courbe CO montre le comportement du jeu de fond de piston pour le compresseur de la présente invention possédant le mécanisme d'accouplement C pour toute la plage de variation de l'angle oblique du plateau oscillant. Comme on peut le voir sur la figure, le compresseur selon la présente invention peut maintenir le jeu de fond de piston sensiblement à la valeur zéro pour toute valeur de l'angle oblique du plateau oscillant. Si l'on se réfère à nouveau à la figure 2, lorsque l'arbre d'entraînement 4 est entraîne par une source d'alimentation externe (non représentée), le rotor 8 tourne également autour de l'axe X conjointement avec l'arbre d'entraînement 4. Le rotor 8 fait également tourner le plateau oscillant 9 via le mécanisme d'accouplement C. Simultanément à la rotation du plateau oscillant 9, l'anneau plat 9a décrit un mouvement de précession. Seule une composante du mouvement dans le sens axial de l'axe P de l'anneau plat 9A en précession est transmise aux pistons 11 via les sabots coulissants 12. En conséquence, les pistons 11 font un va-et-vient à l'intérieur des alésages de cylindre 2a. On a décrit là le principe connu du fonctionnement d'un circuit de refroidissement, dans lequel le réfrigérant est introduit de façon répétitive à partir d'un circuit de refroidissement (non représenté) dans la chambre de compression qui est définie par le fond de piston du piston 11, l'alésage de cylindre 2a et la plaque porte-soupape 30, via la chambre d'aspiration 3a, en provoquant ainsi la compression du réfrigérant par le piston alternatif 11 et le refoulement du produit réfrigérant vers le circuit de refroidissement externe via la chambre de refoulement 3b. On sait également dans la technique contrôler l'angle oblique du plateau oscillant est en introduisant du réfrigérant dans la chambre de vilebrequin en contrôlant la pression dans celle-ci via un mécanisme de soupape non représenté dans la figure. Sur la figure 3, est représentée la disposition relative des bras 1 lb des pistons 11. Pendant le fonctionnement du compresseur, chaque piston 11 tourne autour de chaque axe de piston P à l'intérieur de chaque alésage de cylindre 2a. Afin d'empêcher cette rotation, le bras 1 lb du piston 11 s'étend généralement vers l'axe X de l'arbre d'entraînement 4. Les deux bras voisins 1 lb sont en contact l'un l'autre de façon coulissante, et chaque bras 1l1b est également en contact avec l'arbre d'entraînement 4 de façon coulissante. Grâce à cette invention, la rotation de tous les pistons ne peut pas être empêchée. Si l'on se réfère à la figure 4, dans le compresseur de la présente invention, le plateau oscillant 9 peut tourner autour de l'axe 10. Le diamètre de l'axe 10 est si fin que la force de résistance due au frottement entre l'axe 10 et l'orifice 8d ou entre l'axe 10 et l'orifice 9d, ne peut pas exercer une force de résistance efficace. Ainsi, l'oscillation du plateau oscillant 9 autour de l'axe 10 n'est pas gêné, et par conséquent est régulier. En conséquence, la réponse de la variation de capacité du compresseur est bonne. La figure 5 représente schématiquement une fonction de l'anneau 9b du plateau coulissant 9. Le plateau oscillant 9 comprend un anneau plat 9a et l'anneau 9b. Le centre de gravité de l'anneau plat 9a est représenté par un repère G1. Le centre de gravité de l'anneau 9b est représenté par un repère G2. Le centre de gravité de l'ensemble du plateau oscillant 9 est situé généralement au niveau d'un point 9 2816376 intermédiaire entre G 1 et G2. Lorsque l'angle oblique du plateau oscillant 9 est égal à zéro, G1 et G2 sont tous deux sur l'axe X. Dans ce cas, il n'y a pas de déséquilibre. Cependant, si l'on considère une situation dans laquelle le plateau oscillant comprend uniquement la plateau plat 9a. Dans cette situation, lorsque l'angle oblique du plateau oscillant est augmenté, G1 adopte une nouvelle position Gi' qui est décalée par rapport à l'axe X vers le haut. Ainsi, dans cette situation, un déséquilibre se produit. Cependant, en fait, le plateau oscillant 9 comprend un anneau plat 9a et l'anneau 9b. Lorsque l'angle oblique du plateau oscillant est augmenté, G2 adopte une nouvelle position G2' qui est décalée par rapport à l'axe X de façon significative. Par conséquent, il se produit un léger déséquilibre. Ainsi, l'anneau 9b a pour fonction de supprimer le déséquilibre du centre de gravité de l'ensemble du plateau oscillant lorsque l'angle oblique du plateau oscillant augmente. Par conséquent, de par cette invention, la vibration du compresseur peut être réduite efficacement. Donc, en utilisant le mécanisme d'accouplement C et en fixant de façon appropriée la position de l'axe dans le sens axial, le compresseur selon la présente invention peut supprimer la vibration, améliorer la réponse de variation de capacité et améliorer l'efficacité volumétrique du compresseur pour toute valeur de l'angle oblique du plateau oscillant. Même si la présente invention a été décrite en détail par rapport au mode de réalisation préféré, l'invention n'est pas limitée à cette description. L'homme du métier comprendra que des variations et modifications peuvent être apportées en restant dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) comprenant: un logement avant (1) un bloc cylindres (2); une culasse de cylindre (3) un arbre d'entraînement (4) supporté en rotation par ledit logement avant (1) et ledit bloc cylindres (2); un rotor (8) fixé audit arbre d'entraînement (4) de manière à pouvoir tourner conjointement avec lui; une pluralité de pistons (11) logés de façon coulissante dans des alésages de cylindre (2a) disposés et agencés le long d'une surface cylindrique de rayon (R) autour de l'axe (X) dudit arbre d'entraînement (4); un plateau oscillant (9) à travers lequel pénètre la partie centrale dudit arbre d'entraînement (4) et auquel sont fixés lesdits pistons (11) via une paire de sabots (12); un mécanisme d'accouplement (C) entre ledit rotor (8) et ledit plateau oscillant (9) qui permet audit plateau oscillant (9) de changer son angle oblique par rapport audit axe X dudit arbre d'entraînement (4). caractérisé en ce que ledit plateau oscillant (9) comprend un anneau plat (9a) et un anneau (9b); lesdits pistons (11) sont reliés audit anneau plat (9a) depuis l'intérieur; et ledit mécanisme d'accouplement (C) comprend deux bras (8c) situés sur ledit rotor (8), l'axe (10) et un autre bras (9c) formés dans ledit plateau oscillant (9), ledit axe (10) s'étendant dans un sens tangentiel par rapport à la surface dudit cylindre de rayon (R) autour dudit axe X. 2. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la position de l'axe (10) dans le sens X est fixée de telle façon que le jeu de fond de piston dudit piston (11) qui est dans une position de point mort supérieur, est de zéro lorsque l'axe Y dudit axe (10) est au niveau d'une position o il coupe l'axe dudit piston (11). 3. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que: un bras (1 lb) servant à relier la partie de maintien de sabot (1 la) dudit piston (11) s'étend généralement dans le sens dudit axe (X), entrant en contact coulissant avec les bras (1 lb) des autres pistons (11). 4. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que un bras servant à relier la partie de maintien de sabot (1 la) dudit piston (11) s'étend généralement dans le sens dudit axe (X), entrant en contact coulissant avec l'arbre d'entrainement (4). 5. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que: ledit rotor (9) est généralement en forme d'entonnoir coupé dans le sens oblique. 6. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que ledit anneau (9b) dudit plateau oscillant (9) est formé en une pièce avec ledit anneau plat (9a). 7. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que ledit anneau (9b) dudit plateau oscillant (9) est formé séparément dudit anneau plat (9a). 8. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que des moyens d'activation permettant d'activer ledit plateau oscillant (9) dans le sens de l'angle minimum dudit plateau oscillant (9) sont situés entre ledit rotor (8) et ledit plateau oscillant (9). 12 2816376 9. Compresseur à cylindrée variable de type à plateau oscillant (A) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que: l'angle minimum de l'angle oblique dudit plateau oscillant (9) est limité par le contact entre une surface d'extrémité (8e) dudit rotor (8) et un flasque supérieur (9e) dudit plateau oscillant (9); et l'angle maximum de l'angle oblique dudit plateau oscillant (9) est limité par le contact entre une autre surface d'extrémité (8f) dudit rotor (8) et un flasque inférieur (9f) dudit plateau oscillant (9).