Brevet FR2845431A1 — publié le 20040409

L'invention concerne une machine à piston alterné, notamment compresseur de climatisation pour véhicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres avec des pistons mobiles à l'intérieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment sphérique sont guidés dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane sur un disque ou un anneau plus ou moins incliné, le disque ou l'anneau étant entraîné en rotation à l'aide d'un arbre pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de levage des pistons. De telles machines à piston alterné sont connues. Dans ces machines à piston alterné on observe jusqu'à présent l'utilisation de patins de piston d'un même type aussi bien côté poulie à courroie que côté bloccylindres du disque en nutation ou de l'anneau pivotant. Il est également connu que ces patins de piston sont revêtus aussi bien côté segment sphérique que sur la surface plane et qu'ils roulent sur des disques pivotants ou des anneaux pivotants en acier. On connaît par ailleurs des patins en acier estampés cémentés qui roulent sur des disques pivotants en laiton ou des disques pivotants revêtus de bronze. La matière première d'un disque pivotant en laiton d'un poids de 700 g environ ou la fabrication d'un disque pivotant revêtu de bronze est relativement onéreuse. Le but de l'invention est de proposer une machine à piston alterné qui ne présente pas ces inconvénients. Le but est atteint par une machine à piston alterné, notamment compresseur de climatisation pour véhicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres avec des pistons mobiles à l'intérieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment sphérique sont guidés dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane (5) sur un disque ou un anneau plus ou moins incliné, le disque ou l'anneau étant entraîné en rotation à l'aide d'un arbre (1) pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre (1) en un mouvement de levage des pistons, caractérisée en ce que les patins de piston sont en bronze fritté, bronze ou aluminium, laiton et présentent, à l'extérieur du segment sphérique touchant les pistons, un palier d'un rayon sphérique RK avant que le segment sphérique avec des surfaces latérales 8 du rayon RN se poursuive sa course jusqu'à atteindre la surface plane (5). Avantageusement, les patins de piston selon l'invention et/ou les surfaces de roulement du disque / de l'anneau conduisent à des cots de fabrication réduits, les patins de piston et/ou les surfaces de roulement sans propriétés de fonctionnel pouvant être fabriqués de façon plus économique. Du fait que les patins de piston moins sollicités ne soient également pas revêtus, ils sont facilement reconnaissables au cours du montage et ne conduisent pas à une confusion ou à un mauvais montage. On préfère en outre une machine à piston alterné dans laquelle les patins de piston présentent un revêtement anti-usure unilatéral, à savoir uniquement sur la surface plane, ou dans laquelle le disque / l'anneau ne présente un revêtement antiusure que du côté bloc-cylindres (côté force de pression). La surface sphérique ne subit pas de sollicitations importantes et ne nécessite donc pas de revêtement, ce qui réduit encore les cots de fabrication. Un revêtement bilatéral des patins de piston n'est cher que pour les revêtements en substances dures. On préfère également des patins de piston en aluminium anodisé. Ceci présente l'avantage que sur un matériau de départ une couche céramique est appliquée, qui réduit la friction et la tendance au grnppage. Une autre machine à piston alterné selon l'invention est caractérisée en ce que les patins de piston sont réalisés en bronze fritté, bronze, laiton ou aluminium et présentent, à l'extérieur du segment sphérique touchant le piston, un palier d'un rayon sphérique RK avant que le segment sphérique avec les surfaces latérales du rayon RN ne poursuive sa course jusqu'à atteindre la surface plane. On préfère également une machine à piston alterné o le revêtement antiusure est une couche d'une substance dure qui est appliquée sur les patins de piston après rectification et/ou rodage et traitement pour éviter les aspérités. Une machine à piston alterné selon l'invention est caractérisée en ce que le palier sert de surface d'échappement lors de la déformation ou de la recompression ou du calibrage des patins de piston frittés. On préfère en outre une machine à piston alterné o les patins sont coulés en bronze, laiton ou aluminium pour obtenir leur forme approximative, la précision dimensionnelle du segment sphérique étant ensuite obtenue par estampage. On préfère également une machine à piston alterné o la surface plane des patins de piston est usinée par rectification et/ou rodage, les patins étant ensuite traités pour éviter les aspérités. Une autre machine à piston alterné est caractérisée en ce que les patins de piston moins sollicités ou le côté du disque / de l'anneau moins sollicité ne présentent pas de revêtement anti-usure. On préfère également une machine à piston alterné o les patins de piston plus sollicités ne présentent un revêtement anti-usure que sur la surface plane, ou uniquement la surface de roulement du disque / de l'anneau plus sollicitée présente un revêtement anti-usure, le revêtement anti-usure pouvant être une couche en substance dure qui est appliquée sur les patins de piston après rectification et/ou rodage et traitement pour éviter les aspérités. On préfère également une machine à piston alterné o les patins de piston moins sollicités sont réalisés en matière plastique. On préfère par ailleurs une machine à piston alterné o les patins de piston plus sollicités sont réalisés avec les procédés de fabrication, matériaux et revêtements qui viennent d'être décrits. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures. La figure 1 représente une coupe transversale d'une machine à piston alterné, La figure 2 représente un patin de piston, La figure 3 présente un patin de piston avec palier. Sur la figure 1 une machine à piston alterné est représentée en coupe. Dans cette machine à piston alterné, la rotation d'un arbre d'entraînement 1 doit être transformée en un mouvement de levage des pistons 2. A cet effet, un disque ou un anneau 3 plus ou moins incliné tourne conjointement avec l'arbre 1. La transmission de force du disque ou de l'anneau 3 sur les pistons est assurée par des patins 4 qui avec leur surface plane 5 suivent l'inclinaison du disque ou de l'anneau 3 et glissent sur le disque et ou l'anneau 3 en rotation, et qui transmettent la force sur les pistons 2 par l'intermédiaire de leur surface sphérique 6. Les pistons 2 glissent dans un bloccylindres 9, dans lequel un réfrigérant est aspiré et comprimé. Pendant la course de compression, le réfrigérant est comprimé sur une pression élevée, qui génère une force de réaction en conséquence sur la surface du piston 2. Cette force de réaction est alors transmise sur l'anneau pivotant 3 (puis ensuite sur l'arbre 1) par le patin de piston 4. 1 orienté vers le côté bloc-cylindres. Lors de la course d'aspiration, le piston 2 est partiellement retiré du bloc-cylindres à l'aide du disque pivotant ou de l'anneau pivotant 3 par l'intermédiaire du patin de piston 4.2, les forces en résultant agissant sur le piston 2 par la pression d'aspiration et la pression de refoulement étant alors nettement plus réduites que lors de la course de compression. Il en résulte que le système de forces et de frictions subit côté patins de piston 4.2 des sollicitations nettement moindres que le système de forces et de frictions des patins de piston 4.1 et leurs surfaces de roulement sur le disque pivotant ou l'anneau pivotant 3 côté bloc-cylindres. Des mesures anti-usure, qui doivent être prises sur la surface plus sollicitée, ne sont donc pas nécessaires selon l'invention sur la surface moins sollicitée. Comme mesures anti-usure, on peut choisir les revêtements et/ou matériaux qui vont être décrits plus loin. Le bloc-cylindres 9 est disposé dans le carter 11 de la machine à piston alterné, qui est fermé par une tête de cylindre 13 configurée comme couvercle. Dans la tête de cylindre 13 se trouvent des zones d'aspiration 15 et des zones de refoulement 17 desquelles le réfrigérant est aspiré de l'extérieur dans la machine ou refoulé vers l'extérieur. Une plaque de soupape 19 avec des soupapes d'admission pour le côté aspiration et des soupapes d'évacuation pour le côté refoulement est disposée entre le bloccylindres 9 et la tête de cylindre 13. L'arbre 1 est logé dans le carter 11 par l'intermédiaire d'un roulement radial avant 21, et dans le bloccylindres (a) par l'intermédiaire d'un roulement radial arrière 23 et un roulement axial 25. L'anneau pivotant 3 est disposé sur l'arbre 1 à l'aide d'une tige d'entraînement non représentée et d'une douille coulissante 27 et peut prendre des angles de réglage différents à l'aide d'un dispositif de réglage approprié. En état d'arrêt de la machine, un ressort 29 peut régler la douille coulissante 27 et ainsi l'angle de l'anneau pivotant 3 sur une course de démarrage minimum. Vers l'extérieur, l'arbre 1 dans le carter 11 est étanche à l'aide d'une garniture étanche à anneau glissant. La figure 2 montre la vue de côté d'un patin de piston 4 selon l'invention. Le patin de piston 4 présente, comme il a déjà été décrit pour la figure 1, une surface 6 en forme de segment sphérique logée dans le serrage du piston 2, et une surface plane 5 glissant sur le disque pivotant 3 en rotation. La surface 6 en forme de segment sphérique comprend une partie en forme d'arc d'un rayon sphérique RK qui représente le point de logement à l'intérieur du serrage du piston, et une surface 8 latérale en forme d'arc ayant un rayon plus étroit, le rayon RN de la surface voisine. Sur la figure 2, le patin 4 est pourvu, par exemple sur sa surface plane 5, d'un revêtement d'une substance dure 100, en cas d'aluminium par exemple d'une couche anodisée. En raison de la situation tribologique, il faut que notamment sur la surface plus sollicitée du disque pivotant ou de l'anneau pivotant 3, des propriétés de fonctionnement exceptionnel soient présentes entre le piston 2 et le patin de piston 4 ainsi qu'entre le disque pivotant ou l'anneau pivotant 3 et le patin de piston. Ceci peut être obtenu à l'aide de couches de substance dure. A cet effet il suffit de revêtir la surface plane 5 du segment sphérique 4. La couche de substance dure 100 est appliquée après rectification et/ou rodage et traitement pour éviter les aspérités des patins de piston 4. De bonnes propriétés de fonctionnement exceptionnel peuvent en outre être obtenues par des patins de piston en bronze fritté, bronze, alliages de laiton ou aluminium. Une autre configuration d'un patin de piston pour ces matériaux est illustrée sur la figure 3. En cas de patins de piston frittés, on peut prévoir, à l'extérieur du segment sphérique 6 du rayon sphérique RK touchant le piston, un palier 7 pour pouvoir atteindre plus précisément la forme sphérique par recompression ou calibrage. Les surfaces latérales 8 du patin de piston 4 servant alors, tout comme le palier 7, de surface d'échappement lors de la déformation. Les patins de piston en bronze, laiton ou aluminium peuvent également être coulés pour obtenir leur forme approximative. La précision dimensionnelle est ensuite obtenue par estampage. En cas des matériaux bronze fritté, bronze, laiton et aluminium, la surface plane 5 est usinée par rectification et/ou rodage, et les patins de piston sont traités pour éviter les aspérités. REVENDICATIONS 1. Machine à piston alterné, notamment compresseur de climatisation pour véhicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres avec des pistons mobiles à l'intérieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment sphérique sont guidés dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane (5) sur un disque ou un anneau plus ou moins incliné, le disque ou l'anneau étant entraîné en rotation à l'aide d'un arbre (1) pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre (1) en un mouvement de levage des pistons, caractérisée en ce que les patins de piston sont en bronze fritté, bronze ou aluminium, laiton et présentent, à l'extérieur du segment sphérique touchant les pistons, un palier d'un rayon sphérique RK avant que le segment sphérique avec des surfaces latérales 8 du rayon RN se poursuive sa course jusqu'à atteindre la surface plane (5). 2. Machine à piston alterné, notamment selon la revendication 1, caractérisée en ce que le palier (7) et les surfaces latérales servent de surfaces d'échappement lors de la déformation ou de la recompression ou du calibrage des patins de piston (4) le cas échéant frittés. 3. Machine à piston alterné, notamment selon la revendication 1, caractérisée en ce que les patins (4) en bronze, laiton ou aluminium sont coulés pour obtenir leur forme approximative, la précision dimensionnelle du segment sphérique étant ensuite obtenue par estampage. 4. Machine à piston alterné, notamment selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la surface plane des patins de piston (4) est usinée par rectification et/ou rodage, les patins (4) étant ensuite traités pour éviter les aspérités.