Brevet FR2838789A1 — publié le 20031024

* * * L' invention concerne une machine a piston alterne, notamment compresseur de climatisation pour vehicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres avec des pistons mobiles a l'interieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment spherique vent guides dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane sur un disque ou un anneau plus ou moins incline, le disque ou l'anneau etant entra^ne en rotation a ['aide d'un arbre pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de levage des pistons. De telles machines a piston alterne vent connues. Dans ces machines a piston alterne on observe jusqu'a present l'utilisation de patins de piston d'un meme type aussi bien cote poulie a courroie que cote bloc cylindres du disque en nutation ou de l'anneau pivotant. I1 est egalement connu que ces patins de piston vent revetus aussi bien cote segment spherique que sur la surface plane et qu'ils roulent sur des disques pivotants ou des anneaux pivotants en acier. On connat par ailleurs des patins en acier estampes cementes qui roulent sur des disques pivotants en laiton ou des disques pivotants revetus de bronze. La matiere premiere d'un disque pivotant en laiton d'un poids de 700 g environ ou la fabrication d'un disque pivotant revetu de bronze est relativement onereuse. Le but de ['invention est de proposer une machine a piston alterne qui ne presente pas ces inconvenients. Le but est atteint par une machine a piston alterne, notamment compresseur de climatisation pour vehicul es automobiles, comprenant un bloccylindres avec des pistons mobiles a l'interieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment spherique vent guides dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane sur un disque ou un anneau plus ou moins incline, le disque ou l'anneau etant entralAne en rotation a ['aide d'un arbre pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de levage des pistons, les patins de piston et/ou les deux surfaces de roulement du disque / de 1'anneau etant configures, selon 1'invention, de fac,on differente en fonction de leur sollicitation, les patins de piston ou la surface de roulement du disque / de l'anneau moins sollicites presentant sur la surface moins sollicitee, cote - 2 - 2838789 force de traction ou cote force d' aspiration, des proprietes de fonctionnement exceptionnel plus faibles que cote bloc-cylindres (cote force de pression). Les patins de piston selon ['invention etlou les surfaces de roulement du disque I de l'anneau condui sent done a des couts de fabrication reduits, l es patins de pi ston et/ou les surfaces de roulement sans proprietes de fonctionnel pouvant etre fabriques de fa, con plus economique. Du fait que les patins de piston moins sollicites ne soient egalement pas revetus, ils vent facilement reconnaissables au cours du montage et ne conduisent pas a une confusion ou a un mauvais montage. On prefere en outre une machine a piston alterne dans laquelle les patins de piston presentent un revetement anti-usure unilateral, a savoir uniquement sur la surface plane, ou dans laquelle le disque / l'anneau ne presente un revetement anti- usure que du cote bloc-cylindres (cote force de pression). La surface spherique ne subit pas de sollicitations importantes et ne necessite done pas de revetement, ce qui reduit encore les couts de fabrication. Un revetement bilateral des patins de piston ntest cher que pour les revetements en substances cures. On prefere egalement des patins de piston en aluminium anodise. Ceci presente l'avantage que sur un materiau de depart une couche ceramique est appliquee, qui reduit la friction et la tendance au grippage. Une autre machine a piston alterne selon ['invention est caracterisee en ce que les patins de piston vent realises en bronze fritte, bronze, laiton ou aluminium et presentent, a l'exterieur du segment spherique touchant le piston, un palier d'un rayon spherique RK avant que le segment spherique avec les surfaces laterales du rayon RN ne poursuive sa course jusquta atteindre la surface plane. On prefere egalement une machine a piston alterne ou le revetement anti usure est une couche d'une substance cure qui est appliquee sur les patins de piston apres rectification et/ou rodage et trovalisation. Une machine a piston alterne selon ['invention est caracterisee en ce que le palier sert de surface d'echappement lors de la deformation ou de la recompression ou du calibrage des patins de piston frittes. On prefere en outre une machine a piston alterne ou les patins vent coules en bronze, laiton ou aluminium pour obtenir leur forme approximative, la precision dimensionnelle du segment spherique etant ensuite obtenue par estampage. On prefere egalement une machine a piston alterne ou la 3 2838789 surface plane des patins de piston est usinee par rectification et/ou rodage, les patins etant ensuite trovalises pour eviter des asperites. Une autre machine a pi ston alterne est caracteri see en ce que l es p atins de piston moins sollicites ou le cote du disque / de l'anneau moins sollicite ne presentent pas de revetement anti-usure. On prefere egalement une machine a piston alterne ou les patins de piston plus sollicites ne presentent un revetement anti-usure que sur la surface plane, ou uniquement la surface de roulement du disque / de l'anneau plus sollicitee presente un revetement anti-usure, le revetement anti-usure pouvant etre une couche en substance cure qui est appliquee sur les patins de piston apres rectification et/ou rodage et trovalisation. On prefere egalement une machine a piston alterne ou les patins de piston moins sollicites vent realises en matiere plastique. On prefere par ailleurs une machine a piston alterne ou les patins de piston plus sollicites vent realises avec les procedes de fabrication, materiaux et revetements qui viennent d'etre decrits. L'invention va maintenant etre decrite a ['aide des figures. La figure 1 represente une coupe transversale d'une machine a piston alterne, La figure 2 represente un patin de piston, La figure 3 presente un patin de piston avec palier. Sur la figure 1 une machine a piston alterne est representee en coupe. Dans cette machine a piston alterne, la rotation d'un arbre d'entranement 1 doit etre transformee en un mouvement de levage des pistons 2. A cet effet, un disque ou un anneau 3 plus ou moins incline tourne conjointement avec l'arbre 1. La transmission de force du disque ou de l'anneau 3 sur les pistons est assuree 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'intermediaire de leur surface spherique 6. Les pistons 2 glissent dans un bloc- cylindres 9, dans lequel un refrigerant est aspire et comprime. Pendant la course de compression, le refrigerant est comprime sur une pression elevee, qui genere une force de reaction en consequence sur la surface du piston 2. Cette force de reaction est alors transmise sur l'anneau pivotant 3 (puts ensuite sur l'arbre 1) par le patin de piston 4.1 oriente vers le cote bloc-cylindres. Lors de la course d'aspiration, le piston 2 est partiellement retire du bloc-cylindres a 4 2838789 ['aide du disque pivotant ou de l'anneau pivotant 3 par l'intermediaire du patin de piston 4.2, les forces en resultant agissant sur le piston 2 par la pression d'aspiration et la pression de refoulement etant alors nettement plus reduites que lors de la course de compression. Il en resulte que le systeme de forces et de frictions subit cOte patins de piston 4.2 des sollicitations nettement moindres que le systeme 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 cOte bloc-cylindres. Des mesures anti-usure, qui doivent etre prises sur la surface plus sollicitee, ne vent done pas necessaires selon ['invention sur la surface moins sollicitee. Comme mesures anti-usure, on peut choisir les revetements et/ou materiaux qui vont etre decrits plus loin. Le bloc-cylindres 9 est dispose dans le carter 11 de la machine a piston alterne, qui est ferme par une tete de cylindre 13 configuree comme couvercle. Dans la tete de cylindre 13 se trouvent des zones d'aspiration 15 et des zones de refoulement 17 desquelles le refrigerant est aspire de l'exterieur dans la machine ou refoule vers l'exterieur. Une plaque de soupape 19 avec des soupapes d'admission pour le cOte aspiration et des soupapes d'evacuation pour le cote refoulement est disposee entre le bloccylindres g et la tete de cylindre 13. L'arbre 1 est loge dans le carter 11 par l'intermediaire d'un roulement radial avant 21, et dans le bloccylindres (a) par l'intermediaire d'un roulement radial arriere 23 et un roulement axial 25. L'anneau pivotant 3 est dispose sur l' arbre 1 a ['aide d'une tige d' entrainement non representee et d'une douille coulissante 27 et peut prendre des angles de reglage differents a ['aide d'un dispositif de reglage approprie. En etat d'arret de la machine, un ressort 29 peut regler la douille coulissante 27 et ainsi ['angle de l'anneau pivotant 3 sur une course de demarrage minimum. Vers l'exterieur, l'arbre 1 dans le carter 11 est etanche a ['aide d'une garniture etanche a anneau glissant. La figure 2 montre la vue de cOte d'un patin de piston 4 selon ['invention. Le patin de piston 4 presente, comme il a deja ete decrit pour la figure 1, une surface 6 en forme de segment spherique logee 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 spherique comprend une partie en forme d' arc d'un rayon spherique RK qui represente le point de logement a l'interieur du serrage du piston, et une surface 8 laterale en forme d'arc ayant un rayon plus etroit, 2838789 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 revetement d'une substance cure 100, en cas d'aluminium par exemple d'une couche anodisee. En raison de la situation tribologique, il faut que notamment sur la surface plus sollicitee du disque pivotant ou de l'anneau pivotant 3, des proprietes de fonctionnement exceptionnel soient presentes 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 etre obtenu a ['aide de couches de substance cure. A cet effet il suffit de rev8tir la surface plane 5 du segment spherique 4. La couche de substance cure 100 est appliquee apres rectification et/ou rodage et trovalisation des patins de piston 4. De bonnes proprietes de fonctionnement exceptionnel peuvent en outre etre obtenues par des patins de piston en bronze fritte, bronze, alliages de laiton ou aluminium. Une autre configuration d'un patin de piston pour ces materiaux est illustree sur la figure 3. En cas de patins de piston frittes, on peut prevoir, a ltexterieur du segment spherique 6 du rayon spherique RK touchant le 1S piston, un palier 7 pour pouvoir atteindre plus precisement la forme spherique par recompression ou calibrage. Les surfaces laterales 8 du patin de piston 4 servant alors, tout comme le palier 7, de surface d'echappement lors de la deformation. Les patins de piston en bronze, laiton ou aluminium peuvent egalement etre coules pour obtenir leur forme approximative. La precision dimensionnelle est ensuite obtenue par estampage. En cas des materiaux bronze fritte, bronze, laiton et aluminium, la surface plane S est usinee par rectification etlou rodage, et les patins de piston vent trovalises pour eviter des asperites. 6 2838789 REVENDICATIONS 1. Machine a piston alterne, notamment compresseur de climatisation pour vehicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres (9) avec des pistons (2) mobiles a I'interieur du bloc-cylindres (9), et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment spherique vent guides dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane sur un disque ou un anneau plus ou moins incline, le disque ou l'anneau etant entraine en rotation a ['aide d'un arbre pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de levage des pistons (2) , o caracterisee en ce que les patins de piston et/ou les deux surfaces de roulement du disque / de l'anneau vent configures de facon differente en fonction de leur sollicitation, les patins de piston ou la surface de roulement du disque / de l'anneau moins sollicites presentant sur la surface moins sollicitee (cate force de traction, cate force d'aspiration) des proprietes de fonctionnement exceptionnel plus faibles que cOte bloccylindres (cate force de pression). 2. Machine a piston alterne, notamment compresseur de climatisation pour vehicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres avec des pistons mobiles a l'interieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment spherique (6) vent guides dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane sur un disque ou un anneau (3) plus ou moins incline, le disque ou l'anneau (3) etant entraine en rotation a 1'aide d'un arbre pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de levage des pistons, caracterisee en ce que les patins de piston presentent un revetement anti-usure unilateral, a savoir uniquement sur la surface plane ou que le disque / l'anneau (3) ne presente un revetement anti-usure que cate bloc-cylindres (cote force de pression). 3. Machine a piston alterne selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que les patins de piston (4) vent en aluminium anodise. 4. Machine a piston alterne, notamment compresseur de climatisation pour vehicules automobiles, comprenant un bloc-cylindres avec des pistons mobiles a 7 2838789 l'interieur du bloc-cylindres, et comprenant des patins de piston, qui avec une surface en forme de segment spherique vent guides dans un serrage de piston et qui glissent avec une surface plane (5) sur un disque ou un anneau plus ou moins incline, le disque ou l'anneau etant entrane en rotation a ['aide d'un arbre (1) pour ainsi transformer le mouvement de rotation de l'arbre (1) en un mouvement de levage des pistons, caracteri see en ce que le s patins de piston vent en bronze fritte, bronze ou aluminium, laiton et presentent, a l'exterieur du segment spherique touchant les pistons, un palier d'un rayon spherique RK avant que le segment spherique avec des surfaces laterales 8 du rayon RN se poursuive sa course jusqu'a atteindre la surface plane (5). o 5. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 2 ou la revendication 3, caracterisee en ce que le revetement anti-usure est une couche d'une substance cure qui est appliquee sur les patins de piston (4) apres rectification et/ou rod age et trov alisation. 6. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 4, caracterisee en ce que le palier (7) et les surfaces laterales servent de surfaces d'echappement lors de la deformation ou de la recompression ou du calibrage des patins de piston (4) le cas echeant frittes. 7. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 4, caracteri see en ce que l es patins (4) en bronz e, l aiton ou aluminium vent coul es pour obtenir leur forme approximative, la precision dimensionnelle du segment spherique etant ensuite obtenue par estampage. 8. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 2, la revendication 6 ou la revendication 7, caracterisee en ce que la surface plane des patins de piston (4) est usinee par rectification et/ou rodage, les patins (4) etant ensuite trovalises. 9. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 1 a la revendication 3, caracterisee en ce que les patins de piston (4) moins sollicites ou la surface du disque / de l'anneau (3) moins sollicitee ne presentent pas de revetement anti usure. 8 2838789 10. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 1 a la revendication 5, caracterisee en ce que les patins de piston (4.1) plus sollicites ou la surface de roulement du disque / de l'anneau (3) plus sollicitee presentent un revetement anti-usure. 11. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 1, caracteri s ee en ce que les patins de pi ston (4. 2) mo ins sollicites vent realis es en matiere plastique. 12. Machine a piston alterne, notamment selon la revendication 1, caracterisee en ce que les patins de piston (4.1) plus sollicites vent realises selon la