Brevet FR2820467A1 — publié le 20020809

L'invention concerne une machine à pistons à mouvement de va-et-vient comme un compresseur de climatisation pour véhicules motorisés, comportant un carter, un arbre pouvant être entraîné en rotation, un organe d'étanchéité de l'arbre, en particulier un joint d'étanchéité annulaire lisse, au moins une portée de l'arbre à action radiale, en particulier un roulement à rouleaux à action radiale et au moins une portée de l'arbre à action axiale, en particulier un roulement à rouleaux à action axiale. Des machines à piston à mouvement de va-et-vient de ce type sont connues. Elles sont utilisées pour des installations de climatisation à bord des véhicules motorisés et possèdent, à l'intérieur de leur carter ou de parties individuelles de leur carter, des portées pour l'arbre qui peut être entraîné en rotation et qui, à l'intérieur du carter, entraîne un mécanisme servant à comprimer le réfrigérant. Du fait qu'un mécanisme de ce type exerce sur l'arbre, par des dispositifs à disques obliques, à disques oscillants, ou à disques en nutation, aussi bien des forces radiales que des forces axiales, il arrive, avant tout du fait des composantes de la force à action radiale, que l'arbre prenne une flèche qui tourne par rapport à lui et provoque de ce fait dans le palier à action radiale des contraintes et des déformations correspondantes. Ceci peut conduire à une usure élevée, à des forces de frottement élevées et donc à des pertes de puissance, avant tout lorsque la portée à action radiale est prévue rigide en flexion et ne peut pas suivre la flèche de l'arbre d'entraînement, de sorte que l'on en vient à des contraintes de compression et de frottement élevées. On connaît en outre dans l'état de la technique des compresseurs qui contiennent un joint d'étanchéité annulaire lisse auquel il faut fournir le lubrifiant approprié. Dans ce but, selon chaque fois la construction du carter du compresseur et des portées, il faut que des perçages appropriés pour le lubrifiant conduisent au joint d'étanchéité annulaire lisse et guident le lubrifiant qui arrive dans le carter. Des perçages de ce type sont difficiles à réaliser à l'intérieur d'un carter au point de vue technique de fabrication. Le but de l'invention est donc de créer une machine à pistons à mouvement de va-et-vient, comme un compresseur de climatisation pour véhicules motorisés, qui ne présente pas ces inconvénients. On atteint ce but grâce à une machine à pistons à mouvement de va-etvient, comme un compresseur de climatisation pour véhicules motorisés, comportant un carter, un arbre pouvant être entraîné en rotation, un organe d'étanchéité de l'arbre, en particulier un joint d'étanchéité annulaire lisse, au moins une portée de l'arbre à action radiale, en particulier un roulement à rouleaux à action radiale, au moins une portée de l'arbre à action axiale, en particulier un roulement à rouleaux à action axiale, étant précisé que dans le carter est disposé un fourreau de palier qui pénètre dans le carter et reçoit au moins la portée de l'arbre à action radiale. On préfère en outre une machine à pistons à mouvement de va-et-vient pour laquelle le fourreau de palier peut contraindre le roulement à rouleaux avec élasticité de flexion, en direction radiale et présente de ce fait des propriétés d'amortissement et de rigidité qui agissent favorablement sur la durée de vie du palier. On préfère en outre une machine à pistons à mouvement de va-et-vient pour laquelle, par son extrémité qui est opposée à la portée de l'arbre à action radiale et qui a la forme d'une embouchure, le fourreau de palier vient en prise sur la périphérie avec un évidement en forme de collet de carter. Par la portion saillant, hors du carter, de l'extrémité en forme d'embouchure, le fourreau de palier vient en prise dans un réceptacle de poulie d'entraînement de forme annulaire. Selon l'invention, le fourreau de palier peut également, entre autres, servir d'appui du bain de soudage pour le soudage du carter et du réceptacle de poulie d'entraînement. Selon une autre conception conforme à l'invention, le fourreau de palier peut reprendre la portée de l'arbre selon la direction axiale, le fourreau de palier étant nettement activement rigide selon la direction axiale pour la reprise des forces axiales. Une autre forme de réalisation conforme à l'invention de la machine à pistons à mouvement de va-et-vient se caractérise par le fait que le fourreau de palier possède, entre sa portion venant en prise dans le carter et la portion recevant la portée de l'arbre à action radiale, des ouvertures latérales qui d'une part servent pour le passage du lubrifiant et d'autre part, par l'intermédiaire de leur surface de section ainsi que du contour du fourreau, permettent d'obtenir une rigidité de contrainte élastique visée du fourreau selon la direction radiale pour la portée de l'arbre à action radiale. Dans le cas de la forme de réalisation conforme à l'invention, les ouvertures latérales sont disposées au voisinage d'un organe d'étanchéité de l'arbre, en particulier d'un joint d'étanchéité annulaire lisse. Une autre forme de réalisation se caractérise par le fait que, grâce à une forme étagée et/ou chanfreinée de diamètre extérieur du fourreau de palier, forme qui va en diminuant en direction de l'extrémité du fourreau de palier qui est situé côté carter et le traverse, du lubrifiant projeté par centrifugation à l'intérieur de carter et coulant de la paroi de ce carter est amené aux ouvertures latérales pour refroidir et graisser le joint d'étanchéité annulaire lisse. De préférence le lubrifiant amené au joint d'étanchéité annulaire lisse est évacué par l'intermédiaire du palier à action radiale. On décrit maintenant l'invention à l'aide des Figures sur quelques exem- ples de réalisation. - La Figure 1 représente en coupe la partie avant d'un compresseur de cli- matisation avec poulie. - La Figure 2 représente la coupe d'une partie du carter avec fourreau et réceptacle de poulie d'entraînement. - La Figure 3 représente un coupe analogue à celle de la Figure 2 mais avec une autre réalisation du fourreau de palier. Sur la Figure 1, dans un carter 1 d'un compresseur de climatisation est disposé un fourreau de palier 2 qui, par son extrémité avant 3, vient en prise sur la périphérie avec un évidement l'en forme de collet, du carter et, par la portion, saillant hors du carter, de l'extrémité 3 en forme d'embouchure, vient en prise dans un réceptacle de poulie d'entraînement de forme annulaire 4. À l'intérieur du fourreau de palier 2 est disposé un roulement à rouleaux à action radiale 5 qui à son tour reçoit un arbre d'entraînement 6. En outre, à l'extrémité du fourreau de palier qui pénètre dans le carter est représentée une portée à action axiale 7 de l'arbre d'entraînement 6 qui est ici en trois pièces, constituée de deux bagues de roulement et des rouleaux proprement dits. La structure d'une telle portée est connue et il n'est donc pas nécessaire de la décrire ici en détail. Sur l'arbre d'entraînement 6 est en outre disposé, partiellement à l'intérieur du fourreau de palier 2, un joint d'étanchéité annulaire lisse qui est constitué d'une pièce 8 entraînée en rotation avec l'arbre 6 et d'une pièce 9 disposée, sans liberté de rotation relative, dans le réceptacle de poulie d'entraînement 4. Des joints d'étanchéité annulaires lisses de ce type sont également connus et on n'en explique pas la fonction en détail ici. Pour l'invention il est important que le fourreau de palier 2 possède, au voisinage du joint d'étanchéité annulaire lisse 8,9 des ouvertures de passage latérales 10 qui permettent au lubrifiant qui goutte de la zone 11 de la paroi du carter et qui est repris par le fourreau 2 d'arriver au réceptacle de poulie d'entraînement, en particulier dans le joint entre la pièce en rotation 8 et la pièce fixe 9. L'arrivée du lubrifiant est facilitée par le fait que le fourreau de palier 2 possède un contour extérieur 12, en chanfrein et/ou en échelons, qui conduit le lubrifiant en direction des ouvertures 10. On peut voir en outre, ce qui est important pour l'invention, que, par sa partie 3 qui traverse l'extrémité du carter et pénètre dans le réceptacle de poulie d'entraînement 4, le fourreau de palier présente un dispositif d'enfichage pour le réceptacle de poulie d'entraînement 4 et, de ce fait, peut également servir d'appui pour le bain de soudage lorsque l'on doit souder le carter 1 avec le réceptacle de poulie d'entraînement 4. En ce qui concerne l'autre fonction de ce réceptacle de poulie d'entraînement 4, disons que sur un roulement à rouleaux 13 qui se trouve sur le réceptacle de poulie d'entraînement 4, est placé un dispositif pour poulie d'entraînement 14 qui contient une poulie 15 et un accouplement 16 qui peut coupler le dispositif pour poulie avec une poulie d'entraînement 17 qui à son tour peut, à l'état couplé, transmettre le mouvement de rotation de la poulie 15 à l'arbre d'entraînement 6. Des organes de couplage de ce type sont également connus et ne seront pas expliqués en détail ici. Importantes pour l'invention sont les fonctions du fourreau de palier 2 qui peut servir aussi bien de liaison ou éventuellement d'appui du bain de soudage pour le carter 1 et le réceptacle de poulie d'entraînement 4 qu'assurer la fonction de reprise du roulement à action radiale 5 et du roulement à action axiale 7 et représenter le dispositif d'amenée du lubrifiant pour les composants 8 et 9 du joint d'étanchéité annulaire lisse. Sont en outre représentées sur la Figure 1, par extrait, des pièces du mécanisme d'entraînement du compresseur qui est constitué de plusieurs pistons 18 qui courent dans des chemises cylindriques 19, les pistons 18 étant entraînés, par l'intermédiaire d'un tenon entraîneur 22 de l'arbre 6, par un dispositif à disques oscillants 20 à allure oblique et de patins 21 en forme de secteur circulaire. Le mouvement de rotation du disque oscillant 20 à allure oblique y produit, par l'intermédiaire des dispositifs à patins 21, à l'intérieur des chambres cylindriques 19, un mouvement de va-etvient des pistons 18 qui se traduit par l'aspiration et la compression à l'intérieur des chambres cylindriques 19. Les forces exercées sur les pistons 18 par le disque à allure oblique 20 et, à nouveau, les forces rétro-exercées sur les pistons 18 par la compression, c'est-à-dire par la montée en pression dans le cylindre, et donc rétro-exercées par l'intermédiaire du disque oscillant 20 et, entre autres, par l'intermédiaire de l'entraîneur 22 de l'arbre, conduisent, à côté d'autres composantes de la force, à des forces radiales qui font que l'arbre prend une flèche qui tourne par rapport à lui et s'exerce sur le palier à action radiale 5. Mais du fait que le fourreau de palier 2 n'est porté de façon ferme que dans le collet avant l'du carter et donc que par sa partie qui pénètre librement dans le carter, il autorise en pratique, dans certaines limites, un mouvement de flexion qui est encore amélioré par l'élasticité de la zone avant du fourreau de palier, résultant des ouvertures 10, ce fourreau peut contraindre élastiquement les forces radiales correspondantes du palier 5 et, selon chaque fois la surface de section des ouvertures 10 et d'épaisseur de paroi du reste de la construction du fourreau, compenser et amortir de façon optimale ces forces ainsi que d'autres. Pour une meilleure vue, la Figure 2 ne représente à nouveau que le carter 1, le fourreau de palier 2 avec son embouchure annulaire 3 et le réceptacle de poulie d'entraînement annulaire 4. Dans la zone désignée par le repère 23 on peut voir nettement la façon dont l'embouchure avant 3 du fourreau de palier centre le réceptacle de poulie d'entraînement par rapport à la partie 1 du carter et peut donc entres autres, dans cette zone, servir également d'appui du bain de soudage pour un soudage du réceptacle de poulie d'entraînement 4 avec le carter 1. Ceci permet de pouvoir fabriquer séparément le réceptacle de poulie d'entraînement 4 et donc de la prévoir en matériau à paroi pleine pour reprendre les forces exercées sur les paliers tandis que le reste du carter peut être fabriqué en matériau à paroi mince comme par exemple en tôle ou sous forme de pièce emboutie. La Figure 3 représente une construction variante du fourreau de palier, la partie avant 3'étant représentée avec une paroi plus épaisse que sur la Figure 2, de sorte que la section de matériau qui relie le réceptacle de poulie d'entraînement 4 et le carter 1 du compresseur est à paroi plus épaisse et qu'elle est donc de construction plus forte dans la zone de l'appui du bain de soudage. Mais, dans la suite de la forme du fourreau de palier 2, du fait des ouvertures 10'qui ont alors une forme un peu différente, la zone du fourreau de palier 2 qui reçoit le palier à action radiale 5 de la Figure 1, est élastiquement découplée de la zone 3'. C'est ainsi que peuvent être données au fourreau de palier, par des réalisations constructives déterminées, du diamètre du fourreau, de la forme du fourreau et de son épaisseur de paroi, ainsi que par les ouvertures de passage 10', des propriétés d'amortissement et de rigidité qui interviennent favorablement sur la durée de vie des paliers. En outre on peut faire varier le forme du fourreau de palier indépendamment de la forme du carter 1, de sorte qu'un palier à action axiale 7, comme représenté sur la Figure 1, peut également éventuellement être appuyé par le fourreau de palier 2. Une autre fonction du fourreau de palier 2 est donnée par le fait que les ouvertures latérales 10 ou 10'peuvent être prévues dans la zone des joints à lubrifier et donc le lubrifiant, que l'on ajoute au réfrigérant, peut être amené de façon ciblée sur le joint d'étanchéité annulaire lisse, la capture du lubrifiant étant également favorisée par le contour extérieur du fourreau de palier à l'intérieur du carter. REVENDICATIONS 1. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient comme un compresseur de climatisation pour véhicules motorisés, comportant un carter (1), un arbre pouvant être entraîné en rotation, un organe d'étanchéité de l'arbre, en particulier un joint d'étanchéité annulaire lisse, au moins une portée de l'arbre à action radiale, en particulier un roulement à rouleaux à action radiale, au moins une portée de l'arbre à action axiale, en particulier un roulement à rouleaux à action axiale, caractérisée par le fait que dans le carter (1) est disposé un fourreau de palier (2) qui pénètre dans le carter (1) et reçoit au moins la portée de l'arbre à action radiale. 2. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le fourreau de palier (2) peut contraindre le roulement à rouleaux (5), avec élasticité de flexion, en direction radiale et présente de ce fait des propriétés d'amortissement et de rigidité qui agissent favorablement sur la durée de vie du palier. 3. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que, par son extrémité (3) qui est opposée à la portée de l'arbre à action radiale et qui a la forme d'une embouchure, le fourreau de palier (2) vient en prise sur la périphérie avec un évidement, en forme de collet, du carter. 4. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon la revendication 3, caractérisée par le fait que, par la portion, saillant hors du carter, de l'extrémité en forme d'embouchure, le fourreau de palier (2) vient en prise dans un réceptacle de poulie d'entraînement (4) de forme annulaire. 5. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le fourreau de palier peut s'employer comme appui du bain de soudure pour le soudage du carter (1) et du réceptacle de poulie d'entraînement (4). 6. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le fourreau de palier (2) peut recevoir la portée de l'arbre (7) avec rigidité à l'égard des forces agissant selon la direction axiale. 7. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le fourreau de palier possède, entre sa portion venant en prise dans le carter et la portion recevant la portée de l'arbre à action radiale, des ouvertures latérales (10) qui d'une part servent pour le passage du lubrifiant et d'autre part, par l'intermédiaire de leur surface de section ainsi que du contour du fourreau (12), permettent d'obtenir une rigidité de contrainte élastique visée du fourreau selon la direction radiale pour la portée de l'arbre à action radiale. 8. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les ouvertures latérales (10) sont disposées au voisinage d'un organe d'étanchéité de l'arbre, en particulier d'un joint d'étanchéité annulaire lisse. 9. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que, grâce à une forme étagée et/ou chanfreinée du diamètre extérieur (12) du fourreau de palier, forme qui va en diminuant en direction de l'extrémité (3) du fourreau de palier qui est situé côté carter et le traverse, du lubrifiant projeté par centrifugation à l'intérieur de carter et coulant de la paroi de ce carter est amené aux ouvertures latérales pour refroidir et graisser le joint d'étanchéité annulaire lisse. 10. Machine à pistons à mouvement de va-et-vient selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le lubrifiant amené au joint d'étanchéité annulaire lisse est évacué par le roulement à rouleaux à action radiale (5).