Brevet FR2827643A1 — publié le 20030124

dudit parallélipède et d'un préfiltre (2') sur la face opposée. Soupape de réqlaqe pour compresseur à cylindrée variable; L' invention concerne une soupape de réglage pour le montage dans un compresseur à plateau oscillant de cylindrée variable, comprenant une admission pour le raccordement à une chambre de compression, un premier échappement pour le raccordement à une chambre de vilebrequin, un élément de fermeture, et des moyens de sollicitation pour solliciter l'élément de fermeture. L' invention concerne également un compresseur à plateau oscillant de cylindrée variable, en particulier pour l'utilisation dans une installation de climatisation de véhicule automobile, comprenant une chambre d' aspiration, une chambre de compression et une chambre de vilebrequin, dans laquelle est disposé un plateau oscillant dont linclinaison est variable, la chambre de vilebrequin étant reliée à la chambre de compression au moyen d'une soupape de réglage. Des compresseurs à plateaux oscillants sont largement utilisés dans des installations de climatisation de véhicules, o ils compriment le fluide frigorigène en provenance de l'évaporateur avant qu'il soit amené à un; échangeur thermique. Ces compresseurs robustes ont entre autres également l'avantage qu'ils sont aussi utilisables pour la compression de CO2, qui évincera largement comme fluide frigorigène, pour des raisons écologiques, les hydrocarbures fluorés utilisés antérieurement. Pour des raisons écologiques, des fluides frigorigènes antérieurs, R 134a par exemple, seront remplacés à l'avenir par d'autres fluides frigorigènes, de préférence CO2. Étant donné que le CO2, comparé aux fluides frigorigènes antérieurs, doit être soumis à une compression sensiblement plus intense, environ dun facteur 10, pour pouvoir obtenir des puissances frigorifiques comparables, les exigences augmentent de ce fait considérablement, par exemple quant à l'étanchéité entre le carter du compresseur et l'ambiance, mais aussi quant à la régulation. r Des compresseurs à plateaux oscillants de cylindrée variable sont utilisés la plupart du temps dans les véhicules automobiles modernes. Le plateau oscillant est alors fixé avec une possibilité de pivotement sur l'arbre primaire, de sorte que son angle peut être modifié par rapport à l'arbre de commande. La cylindrée et - pour une vitesse de rotation donnée - la puissance du compresseur sont modifiées par variation de cet angle. La modification de l' angle est généralement obtenue par une variation de la pression interne du carter de vilebrequin. Un compresseur à plateau oscillant et une soupape de réglage pour la commande/régulation de la pression dans la chambre de vilabrequin sont connus par EP 0 748 937 A2. Il s'agit ici d'une soupape électromagnétique à deux voies, qui relie au moyen d'alésages la chambre de compression au compartiment de vilebrequin. Une modification de la press ion dans la chambre de vilebrequin est as surée par ouverture et fermeture de cette soupape. Le dispositif connu est fondamentalement adapté pour régler la pression dans la chambre de vilebrequin, mais il ne permet pas d'obtenir une vitesse de réqulation élevée. Une vitesse de réqulation élevée est toutefois d'une importance considérable dans de nombreux cas d' application. À partir de cet état de l'art, l' invention a pour objectif de perfectionner une soupape de réglage pour un compresseur à plateau oscillant en ce sens qu'une vitesse de réqulation élevée puisse être obtenue. Cet objectif est atteint par une soupape de réglage et par un compresseur à plateau oscillant tels que définis en introduction, la soupape de réglage présentant un second échappement pour le raccordement à une chambre d'aspiration, et l'élément de fermeture coopérant avec le second échappement. Une soupape de réglage à trois voies, dont l'échappement supplémentaire est relié à la chambre d' aspiration, est utilisée conformément à l' invention. Seule cette sortie est sollicitée au moyen d'un élément de fermeture, ce qui signifie que le passage entre la chambre de compression et la chambre de vilebrequin est constamment ouvert. Par l'ouverture et la fermeture de la sortie menant à la chambre d'aspiration, une basse pression est peut être assurée. Lorsque les moyens de sollicitation présentent une bobine et un induit mobile dans la bobine, l'élément de fermeture est sollicité indirectement par des forces magnétiques, ce qui contribue également à une vitesse de réqulation élevée. Avec une soupape de réglage dont la bobine est alimentée en une tension alternative d'une fréquence de plus de 100 Hz, de préférence d' environ 500 Hz, il est possible d'obtenir une sorte d'état de réqulation flottant, dans lequel l'échappement relié à la chambre d' aspiration n'est jamais, ni totalement ouvert, ni totalement fermé. Ceci contribue à une hausse supplémentaire de la vitesse de réqulation. Une autre caractéristique est que l'élément de fermeture de la soupape de réglage est une première bille. Selon une autre caractéristique de l' invention, le compresseur à plateau oscillant présente une soupape de sûreté, qui relie la chambre de vilebrequin à la chambre d' aspiration lorsque la différence de pression entre la chambre de vilebrequin et la chambre d' aspiration dépasse une valeur prédéfinie. Un tel compresseur présente une sécurité de fonctionnement particulièrement élevée. La soupape de sûreté présente alors avantageusement un ressort de pression et une seconde bille. Selon d'autres caractéristiques préférentielles du compresseur à plateau oscillant conforme à l' invention, des segments de piston sont disposés sur les pistons, la course des pistons est supérieure au diamètre des pistons, une pression de plus de 100 bars, de préférence d' environ 140 bars, est produite sur le côté haute pression, et la cylindrée est d' environ 25 à 30 cm3. Un tel compresseur est en particulier également adapté à l'emploi dans une installation de climatisation à CO2. L' invention sera maintenant exposée en détail à l' aide d'un exemple de réalisation en faisant référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci: la figure 1 est une coupe traneversale d'un compresseur à plateau oscillant, la soupape conforme à l' invention étant représentée schématiquement, la figure 2 est une représentation schématique d'une soupape à trois voies, la figure 3 est une représentation schématique d'une soupape de sûreté. Un compresseur à plateau oscillant, en particulier pour l'utilisation dans un véhicule automobile, est représenté sur la figure 1. Un carter 10 se compose d'un carter de vilabrequin 12, d'un bloc de culasse 14 et d'une culasse de cylindre 16. La chambre de vilebrequin 22, dans laquelle le plateau oscillant 32 est disposée avec une possibilité de pivotement sur l'arbre 32A, se situe à l'intérieur du carter de vilebrequin 12. Par l'intermédiaire de coulisseaux 36, le plateau oscillant 32 est relié aux pistons 34, qu'il entraîne. La cylindrée et ainsi - pour une vitesse de rotation donnée - la puissance du compresseur à plateau oscillant sont modifiées par une variation de l 'angle d'inclinaison du plateau oscillant. Si le plateau oscillant se situe perpendiculairement à l'arbre 32A, la cylindrée est égale à zéro. La chambre d' aspiration 26, qui est reliée à un évaporateur de fluide frigorigène non représenté, se situe dans la culasse de cylindre 16. Par l'intermédiaire de soupapes d' admission 42, le gaz décompressé parvient de la chambre d' aspiration 26 dans les cylindres 24. À partir de là, le gaz est chassé, par un mouvement approprié des pistons, au travers des soupapes d'échappement 44 dans la chambre de compression 27, qui est pour sa part reliée à un échangeur thermique non représenté. Les pistons 34 présentent des rainures périphériques pour recevoir des segments de piston 35, les segments de piston correspondants 35 étant de préférence fabriqués en fonte grise. Des segments de piston sont indispensables pour pouvoir produire les pressions requises dans une installation de climatisation à CO2. Pour pouvoir rendre le compresseur à plateau oscillant apte à l'utilisation dans une installation de climatisation à CO2, le présent exemple de réalisation présente en outre les caractéristiques suivantes: La course des pistons est supérieure au diamètre des pistons. La course des pistons peut être par exemple de 21 mm, le diamètre des pistons de 16 mm. La cylindrée totale des six cylindres présents est ainsi d' environ 25 cm3. En cours de service, une pression d' environ 140 bars règne sur le côté haute pression, une pression d' environ 40 bars règne sur le côté aspiration. La nutation du plateau oscillant 32 (et ainsi également la cylindrée) est commandée par l'intermédiaire de la pression dans la chambre de vilebrequin 22. La cylindrée est alors d'autant plus élevée que la pression dans la chambre de vilebrequin 22 est faible, et inversement. La régulation de la pression dans la chambre de vilebrequin est assurée au moyen de la soupape de réglage 60. Il s'agit ici d'une soupape à trois voies avec les raccordements suivants: l'admission 63 est reliée à la chambre de compression 27 par l'intermédiaire de la conduite de refoulement 53, un premier échappement 61 est relié au compartiment de vilebrequin 22 au moyen de la conduite pilote 51, et un second échappement 62 est relié à la chambre d' aspiration 26 au moyen de la conduite d' aspiration 51. Comme représenté sur la figure 2, le diamètre effectif de l'échappement 62 est réglé au moyen de la première bille 67. En raison des conditions de pression, la première bille 67 est pressée sur le siège de soupape 68, de sorte que, lorsque la bille n'est pas sollicitée par une force antagoniste, le second échappement 62 est fermé. La première bille 67 peut être repoussée de l'échappement 62 au moyen du poussoir 66. Le poussoir 66 est relié à un induit 65, qui est pour sa part enveloppé par une bobine 64, de sorte qu'une modification de l'intensité de bobine provoque un déplacement linéaire de l'induit 65, et ainsi du poussoir 66. Le diamètre effectif du second échappement 62 peut être ainsi réglé au moyen d'une réqulation de l'intensité de bobine. La bobine est de préférence attaquée par une fréquence d' environ 500 Hz, de sorte qu'il s'établit une sorte d'état de réqulation flottant. Le second échappement 62 n'est alors jamais totalement ouvert et jamais totalement fermé. L'ouverture effective moyenne est réglée par l'intermédiaire de la valeur de l'intensité de bobine. Ce fonctionnement à haute fréquence élève encore la vitesse de régulation possible. Au moyen de cette soupape à trois voies, la chambre de compression- 27 et la chambre de vilebrequin 22 sont constamment en liaison mutuelle. La réqulation de la pression dans la chambre de vilebrequin est assurée du fait qu'une partie du débit-masse de gaz qui s'écoule de la chambre de compression 27 dans la chambre de vilebrequin 22 est dérivé dans la chambre d' aspiration 26. Pour une forte ouverture de la soupape, une quantité importante de fluide frigorigène gazeux s'écoule dans la chambre d' aspiration 26, la pression s'abaissant de ce fait dans la chambre de vilebrequin 22. I1 résulte de la forte différence de pression entre la chambre de compression 27 et la chambre d' aspiration 26 des vitesses d'écoulement du gaz élevées en conséquence, ce qui provoque une perte de charge, rapide en conséquence, dans la chambre de vilebrequin 22, et ainsi une vitesse de régulation élevée. Une soupape de sûreté 70 est de préférence disposée entre la conduite d' aspiration 52 et la conduite pilote 51, ou directement entre la chambre d' aspiration 26 et la chambre de vilebrequin 22. Cette soupape de sûreté 70 est réalisée de manière purement mécanique, de sorte qu'une surpression à l'intérieur du compartiment de vilebrequin 22, qui pourrait provoquer une détérioration du compresseur, est également empêchée en cas de panne ou de dérangement de l'électronique. Un exemple de réalisation d'une telle soupape de sûreté est représenté sur la figure 3. Au moyen d'un ressort de pression 74, une seconde bille 76 est pressée sur un siège 72. Le ressort de pression 74 agit alors contre le gradient de pression entre la chambre de vilebrequin et la chambre d' aspiration. Si la différence de pression dépasse une valeur prédéfinie, le ressort de pression 74 est comprimé et la seconde bille 76 est ainsi décollée du siège 72. La pression excédentaire dans la chambre de vilebrequin 22 s'échappe dans la chambre daspiration 26 jusqu'à ce que la valeur de pression différentielle prédéfinie ne soit plus atteinte et que la soupape de sûreté se referme. Les conduites et soupapes ne sont représentées que schématiquement sur la figure 1. Les conduites sont généralement réalisées sous forme d'alésages dans le carter , et les soupapes sont disposoes dans le carter. Revendications 1. Soupape de réglage (60) pour le montage dans un compresseur à plateau oscillant de cylindrée variable, comprenant une admission (63) pour le raccordement à une chambre de compression (27), un premier échappement (61) pour le raccordement à une chambre de vilebrequin (22), un élément de fermeture et des moyens de sollicitation pour solliciter l'élément de fermeture, caractérisée en ce que la soupape de réglage (60) présente un second échappement (62) pour le raccordement à une chambre d' aspiration (26), et que l'élément de fermeture coopère avec le second échappement (62). 2. Soupape de réglage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de sollicitation présentent une bobine (62) et un induit (64) mobile dans la bobine (62). - 3. Soupape de réglage suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la bobine (62) est alimentée en une tension alternative d'une fréquence de plus de 100 Hz. 4. Soupape de réglage suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la fréquence est d' environ 500 Hz. 5. Soupape de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de fermeture est une première bille (67). 6. Compresseur à plateau oscillant de cylindrée variable, en particulier pour l'utilisation dans une installation de climatisation de véhicule automobile, comprenant une chambre d' aspiration (26), une chambre de compression (27) et une chambre de vilebrequin (22), dans laquelle est disposé un plateau oscillant (32) dont l'inclinaison est variable, la chambre de vilebrequin (22) étant reliée à la chambre de compression (27) au moyen d'une soupape de réglage (60), caractérisé en ce que la soupape de réglage (60) présente les caractéristiques de l'une des revendications 1 à 5. 7. Compresseur à plateau oscillant suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il présente en outre une soupape de sûreté (70) qui relie la chambre de vilebrequin (22) à la chambre d' aspiration (26) lorsque la pression différentielle entre la chambre de vilebrequin (22) et la chambre d' aspiration (26) dépasse une valeur prédéfinie. 8. Compresseur à plateau oscillant suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la soupape de sûreté (70) présente un ressort de pression (74) et une seconde bille (76). 9. Compresseur à plateau oscillant suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que des segments de piston (35) sont disposés sur les pistons (34). 10. Compresseur à plateau oscillant suivant l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la course des pistons est supérieure au diamètre des pistons. 11. Compresseur à plateau oscillant suivant l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'une pression de plus de 100 bars, de préférence d' environ bars, est produite sur le côté haute pression. 12. Compresseur à plateau oscillant suivant l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'il présente