Brevet FR2841607A1 — publié le 20040102

La présente invention concerne un compresseur a entraînement électrique pour une installation de climatisation de véhicule, destinée à aspirer et comprimer un fluide réfrigérant de C02 circulant dans un circuit fermé. Les compresseurs utilisés dans les installations de climatisation de véhicules automobiles pour l'aspiration et la compression d'un fluide réfrigérant de CC2, présentent généralement un arbre d'entraînement avec un plateau oscillant qui alimente au moins un piston maintenu déplaçable dans un cylindre pour l'aspiration et la compression d'un fluide réfrigérant de C02. Dans ce cas, l'arbre d'entraînement peut être relié avec un moteur électrique réglé pour le nombre de tours et aménagé sur ou dans le boîtier du compresseur. Ce type d'entraînement, par rapport à un arbre d'entraînement couplé au moteur à combustion interne du véhicule via une poulie à courroie, présente l'avantage que le réglage de la puissance du compresseur s'effectue via un réglage du nombre de tours du moteur électrique. Un ajustage du plateau oscillant pour le réglage d'une puissance déterminée du compresseur n'est ainsi pas nécessaire, de sorte que le plateau oscillant est relié de manière fixe à l'arbre d'entraînement avec un angle d'inclinaison non modifiable. Pour le compresseur à entraînement électrique avec un moteur électrique disposé dans le boîtier du compresseur, le fluide réfrigérant de C02 rentre via la face avant du côté du moteur électrique, et pénètre ensuite à l'intérieur du boîtier du compresseur via des forures de passage jusqu'à un couvercle de boîtier aménagé sur la face avant située en face de ce dernier, avec un espace d'aspiration et un espace à haute pression à la sortie duquel il est repoussé dans le circuit en étant fortement comprimé. Des forures de passage se situent dans ce cas également dans le bloc-cylindres, dans lequel est aménagé au moins un des pistons élévateurs entraîné par le plateau oscillant et comprimant le fluide réfrigérant de CC2. Ces forures de passage sont reliées avec l'espace d'aspiration depuis lequel le piston élévateur aspire le fluide réfrigérant de C02 dans le cylindre de compression dans lequel est aménagé le piston élévateur, via une soupape d'aspiration. L'invention a pour but de simplifier la structure d'un compresseur à entraînement électrique pour une installation de climatisation de véhicule avec un boîtier de compresseur dans lequel est aménagé un arbre d'entraînement avec un plateau oscillant qui entraîne au moins un piston élévateur aménagé dans un cylindre de compression pour l'aspiration et la compression du fluide réfrigérant de CC2, et avec une soupape d'aspiration et de sortie dans l'espace de compression du cylindre de compression. Ce but est atteint avec un compresseur à entraînement électrique pour une installation de climatisation de véhicule avec un boîtier de compresseur dans lequel est aménagé un arbre d'entraînement avec un plateau oscillant qui entraîne au moins un piston élévateur aménagé dans un cylindre de compression pour l'aspiration et la compression du fluide réfrigérant de CC2, et avec une soupape d'aspiration et de sortie dans l'espace de compression du cylindre de compression, avec ses caractéristiques distinctives. Des développements avantageux sont exposés dans les sous-revendications. L'invention consiste en ce que, pour un compresseur à entraînement électrique avec un plateau oscillant aménagé dans le boîtier du compresseur, lequel est aménagé sur un arbre d'entraînement entraîné par un moteur électrique et qui entraîne au moins un piston élévateur aménagé dans un cylindre de compression pour l'aspiration et la compression du fluide réfrigérant de C02, moyennant quoi une soupape d'aspiration et une soupape de sortie sont aménagées dans l'espace de compression du cylindre de compression, le piston élévateur est réalisé à la manière d'un cylindre creux et la soupape d'aspiration est aménagée sur la face avant de celui-ci, du côté de l'espace de compression. Dans ce cas, le fluide réfrigérant de C02 à comprimer est aspiré par le cylindre creux depuis l'espace du boîtier de la manivelle du boîtier du compresseur dans lequel le plateau oscillant est aménagé, et parvient dans l'espace de compression via la soupape d'aspiration. Cette construction est liée à une simplification des éléments de construction, étant donné que le développement d'un espace d'aspiration pour le fluide réfrigérant de C02 dans la culasse ou dans un couvercle fermant le boîtier du compresseur, ainsi que le développement de forures de passage dans la culasse du boîtier de la manivelle jusqu'à l'espace d'aspiration, ne sont plus nécessaires pour l'aspiration du fluide réfrigérant de C02. Le trajet d'aspiration pour ce dernier est raccourci, moyennant quoi apparaissent des pertes de flux plus faibles. La séparation thermique entre haute pression et pression d'aspiration est par ailleurs améliorée. Le modèle de piston sous forme de cylindre creux et également nettement plus léger qu'un modèle de piston en matériau plein, ce qui est lié à une diminution de la masse déplacée et à une amélioration du rendement. Le piston peut par ailleurs être au moins partiellement fabriqué en un métal léger, en particulier à forte résistance, pour réduire davantage sa masse. Le piston présente un support de logement du côté du plateau oscillant de la manière connue, pour une tête de joint articulée formée sur le plateau oscillant. Celui-ci peut être par exemple en acier et l'élément de cylindre creux du piston élévateur, en un métal léger. Des segments de piston peuvent être disposés entre le piston' élévateur et la paroi de cylindre, qui entraînent une diminution de la friction et de l'usure. Dans ce cas il est avantageux d'aménager les ou au moins l'un des segments de piston dans la cloison du cylindre. Cela permet de configurer le piston élévateur avec une cloison mince, de sorte que la masse du piston élévateur déplacé est encore réduite, en particulier en ce que l'épaisseur de sa cloison peut être maintenue réduite, car l'aménagement d'une rainure de segment de piston à l'intérieur de celle- ci n'est plus nécessaire. Le segment de piston peut aussi être avantageusement fabriqué en un métal léger à haute résistance à l'usure. Les mesures pour le piston élévateur décrites cidessus entraînent globalement une augmentation du rendement du compresseur. L'invention est à présent expliquée dans ce qui suit à l'aide d'un exemple de réalisation. Les dessins annexés montrent: sur la figure 1, un compresseur à entraînement électrique, en coupe verticale, sur la figure 2, le côté avant d'un piston élévateur pourvu d'une soupape d'aspiration, sur la figure 3a, une vue en coupe d'un piston élévateur avec une soupape d'aspiration ouverte, sur la figure 3b, une vue en coupe de ce dernier avec une soupape d'aspiration fermée et, sur la figure 4, une vue en coupe d'un cylindre de compression. Le compresseur à entraînement électrique représenté de manière très schématique sur la figure 1 présente essentiellement un boîtier de compresseur 1, un moteur électrique 2 réglable via la fréquence d'aspiration, un arbre d'entraînement 3 relié à ce dernier, un espace de boîtier de manivelle 4 pour un plateau oscillant 5 aménagé en solidarité de rotation sur l'arbre d'entraînement 3 avec une inclinaison définie, un bloc-cylindres 6 avec plusieurs cylindres de compression 7 et des pistons élévateurs 8 en forme de cylindres creux aménagés dans ceux-ci et reliés de manière opérative avec le plateau oscillant 5, avec respectivement une soupape d'aspiration 9, une lame de soupape 10 avec des soupapes de sortie 12 respectivement affectées aux espaces de compression il formés dans les cylindres de compression 7, et une culasse 13 avec un espace à haute-pression 14 et un déshuileur 15 aménagé dans celui-ci. La liaison opérative entre un piston élévateur 8 et le plateau oscillant 5 est réalisée pour celui-ci par une tête de joint articulée sur ce dernier et un support de logement L formé sur le piston élévateur 8. L'aspiration du fluide réfrigérant de C02 s'effectue via l'orifice d'aspiration 16 qui est formé sur un couvercle 17 aménagé du côté du moteur coaxialement par rapport à l'arbre d'entraînement 3. Une forure d'aspiration 18 s'étend depuis l'orifice d'aspiration 16 à l'intérieur de la chambre du moteur. Le fluide réfrigérant de C02 aspiré via l'orifice d'aspiration 16 et la forure d'aspiration 18 afflue à travers la chambre du moteur et la quitte via des forures de passage 19 aménagées dans une cloison intermédiaire 20 séparant l'espace du moteur de l'espace de boîtier de la manivelle 4, et gagne l'espace de boîtier de la manivelle 4. Les soupapes d'aspiration 9 se trouvent respectivement sur le côté avant détourné du plateau oscillant 5 des pistons élévateurs 8 pourvus d'une ouverture (non représentée) du côté du plateau oscillant, et débouchent dans l'espace de compression 11 respectif. Les pistons élévateurs 8 sont colmatés par rapport à la cloison du cylindre de compression 7 respectif par trois segments de pistons 21 aménagés les uns derrière les autres, lesquels segments se situent respectivement dans une rainure de segment de piston aménagée dans la cloison. Les segments de piston se composent d'une fonte grise de première qualité. Une alternative consiste également à les fabriquer en une matière plastique, en particulier du PTFE ou Peek. Les figures 2 et 3 montrent un piston élévateur 8 avec son côté avant du côté de l'espace de compression avec la soupape d'aspiration 9 disposée dessus. Celle-ci est formée à partir d'une plaque 22 avec une ouverture 22.1 fermant l'espace creux du piston élévateur 8 et d'une lamelle de soupape 23 formée dessus et affectée à l'ouverture qu'elle recouvre en position fermée, dont les positions d'ouverture se situent dans l'espace de compression 11 (piston élévateur sur la figure 1, et figure 3a) et qui repose contre la plaque 22 dans sa position fermée (piston élévateur sur la figure 1, et figure 3a). La disposition des segments de piston 21 est détaillée sur la figure 4. Ceux-ci sont aménagés dans la cloison du cylindre de compression 7 respectif, lequel est pourvu des rainures de segments de piston correspondantes à cet effet. Lors de son déplacement, le piston élévateur 8 coulisse de manière étanche dans les segments de piston 21 fixes sur cylindre. Dans la représentation, le piston élévateur 8 est montré avec une soupape d'aspiration 9 fermée, alors que la soupape de sortie 12 est ouverte, ce qui signifie que le piston élévateur 8 se trouve en course de compression. Dans la représentation de la figure 1, on remarque le piston élévateur 8 supérieur, entraîné par le plateau oscillant 5 en rotation, en mode d'aspiration, dans lequel le piston élévateur 8 est éloigné de la lame de soupape 10, et le piston élévateur 8 inférieur en mode de compression, dans lequel il est déplacé vers la lamelle de soupape 10. En mode d'aspiration, une sous-pression est générée dans l'espace de compression 11, tant par rapport à l'espace à haute-pression 14 que par rapport à l'espace de boîtier de la manivelle 4, qui a pour effet un soulèvement de la lamelle de soupape 23 de la plaque 22 sur le piston élévateur 8, et une fermeture de la soupape de sortie 12 sur la lame de soupape 10. Du fluide réfrigérant de C02 afflue dans l'espace de compression il depuis l'espace de boîtier de la manivelle 4 à travers le piston élévateur creux 8 et la soupape d'aspiration ouverte 9. Après avoir dépassé son point mort du côté du plateau oscillant, le piston élévateur 8 se déplace vers la lame de soupape 10. Dans ce cas, le fluide réfrigérant de C02 ayant afflué dans l'espace de compression 11 est comprimé, de sorte qu'une pression supérieure est générée dans l'espace de compression 11 par rapport à celle dans l'espace de boîtier de la manivelle 4, ce qui provoque la fermeture de la soupape d'aspiration 9. Une fois atteinte une pression de compression prédéfinie, laquelle est supérieure à la pression du fluide réfrigérant qui règne dans l'espace de haute-pression 14, la soupape de sortie 12 s'ouvre et le fluide réfrigérant de C02 comprimé est poussé dans l'espace de hautepression 14, dans celui-ci à travers le déshuileur 15, et finalement hors du compresseur dans une conduite à haute-pression raccordée. LISTE DES REFERENCES 1 Boîtier de compresseur 2 Moteur électrique 3 Arbre d'entraînement 4 Espace de boîtier de la manivelle Plateau oscillant 6 Bloc-cylindres 7 Cylindre de compression 8 Piston élévateur 9 Soupape d'aspiration Lame de soupape il Espace de compression 12 Soupape de sortie 13 Culasse 14 Espace de haute-pression Déshuileur 16 Orifice d'aspiration 17 Couvercle 18 Forure d'aspiration 19 Forure de passage Cloison intermédiaire 21 Segment de piston 22 Plaque 22.1 Ouverture 23 Lamelle de soupape L Support de logement REVENDICATIONS 1. Compresseur à entraînement électrique pour une installation de climatisation de véhicule, avec un boîtier de compresseur dans lequel est aménagé un arbre d'entraînement avec un plateau oscillant qui entraîne au moins un piston élévateur aménagé dans un cylindre de compression pour l'aspiration et la compression du fluide réfrigérant de C02, et avec une soupape d'aspiration et de sortie dans l'espace de compression du cylindre de compression, caractérisé en ce que le piston élévateur (8) est réalisé à la manière d'un cylindre creux, en ce que la soupape d'aspiration (9) sur le piston élévateur (8) est aménagée sur le côté avant de ce dernier qui est détourné du plateau oscillant (5), et en ce que le fluide réfrigérant de C 2 à comprimer parvient dans l'espace de compression (11) via le piston élévateur (8). 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston élévateur (8) est colmaté par au moins un segment de piston (21) vis-àvis de la cloison de cylindre, et en ce que celui-ci est aménagé dans une rainure aménagée dans la cloison du cylindre. 3. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston élévateur (8) est fabriqué en un métal léger, en particulier de l'aluminium ou un alliage à base d'aluminium, ou en ce que son support de logement (L) pour une tête de joint articulée aménagée sur le plateau oscillant (5) se compose d'acier, et l'élément de cylindre creux du piston élévateur (8), d'un métal léger. 4. Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le segment de cylindre (21) est fabriqué en une fonte grise de première qualité ou en une matière plastique, en particulier du PTFE ou Peek.