Brevet FR2846057A1 — publié le 20040423

I La présente invention concerne un compresseur à pistons axiaux pour des installations de climatisation de véhicules, en particulier un compresseur à C02, composé d'une tête de cylindres, d'un bloc de cylindres et d'un boîtier délimitant une chambre de mécanisme, au moins 5 une partie de ces composants étant vissés les uns aux autres au moyen de vis réparties uniformément sur la circonférence. De tels compresseurs à pistons axiaux sont connus de manière générale, par exemple par le document JP 2001-132629 A. Dans la construction connue, la tête de cylindres, le bloc de cylindres et le boîtier 10 sont vissés entre eux au moyen de vis que traversent les trois composants. Les vis d'assemblage doivent donc être suffisamment longues. Par principe, il est naturellement envisageable également que le vissage ne soit prévu que pour une partie desdits composants, tandis que le reste est tenu par des vis séparées. Le nombre des vis est imposé par le nombre des unités piston/cylindre du compresseur, car les vis sont placées à chaque fois entre deux unités piston/cylindre voisines. Si l'on utilise du C02 comme réfrigérant, des pressions relativement élevées apparaissent, avec pour conséquence que les vis d'assemblage 20 susmentionnées ne doivent pas être de dimensions trop petites. On utilise couramment des vis M10. Des vis de telles dimensions augmentent naturellement le poids total du compresseur, et à cela s'ajoute qu'avec des vis aussi grosses, les composants à assembler doivent également être de grandes dimensions pour recevoir les vis. Le problème ci-dessus se 25 manifeste tout particulièrement sur une série de compresseurs présentant une cylindrée variable. Dans une série de compresseurs, la cylindrée est déterminée en général par le nombre d'unités piston/cylindre. Le vissage est donc conçu pour le compresseur présentant le plus petit nombre d'unités piston/cylindre; car c'est lui qui autorise le plus petit nombre de vis 30 d'assemblage. Mais comme le vissage doit alors convenir également pour un plus grand nombre d'unités piston/cylindre, il est clair qu'il est surdimensionné pour un compresseur présentant un plus petit nombre d'unités piston/cylindre. Les vis M10 employées couramment ont pour conséquence que le 35 boîtier généralement en forme de pot présente des membrures axiales, c'est-à-dire des zones d'extension axiale présentant une plus forte épaisseur de paroi pour recevoir lesdites vis d'assemblage. L'épaisseur de paroi du boîtier est donc irrégulière sur sa circonférence. Le poids du boîtier est déterminé de façon non négligeable par le poids supplémentaire des membrures axiales, celles-ci s'étendant de préférence vers l'extérieur dans le sens radial. Il faut encore noter ici qu'entre les différents composants du compresseur sont généralement placés des joints à joncs métalliques avec revêtement élastomère. L'étanchéité réalisée par de tels joints pose d'autant plus de problèmes qu'on utilise un petit nombre de vis, car les 10 distances entre les vis d'assemblage deviennent alors trop grandes pour obtenir un pressage uniforme du joint sur sa circonférence. Des fuites après une longue période d'utilisation sont alors inévitables. Les membrures axiales mentionnées du boîtier augmentent également de façon considérable la masse des pièces. Cela est vrai également, et en particulier, 15 dans le cas d'un boîtier en aluminium. A cela s'ajoute naturellement la masse supplémentaire déjà mentionnée liée aux vis de relativement grandes dimensions. Partant de l'art antérieur susmentionné, l'objectif de la présente invention est de créer un compresseur à piston axial du type cité en 20 introduction qui, malgré une résistance inchangée par rapport à l'art antérieur, soit d'une construction nettement plus légère, et qui se caractérise donc pas son poids réduit. Cet objectif est atteint selon la présente invention, pour un compresseur à pistons axiaux du type mentionné en introduction, en 25 prévoyant que le vissage des composants précités (tête de cylindres, bloc de cylindres, boîtier délimitant la chambre de mécanisme) s'effectue au moyen de paires de vis réparties sur la circonférence. Dans la mesure o, au niveau du vissage, le boîtier du compresseur présente des élargissements ou membrures en saillie radiale vers l'extérieur 30 et/ou vers l'intérieur, l'invention prévoit que l'extension radiale des membrures au-delà de la paroi du boîtier vaut au plus environ 40 à 60 %, en particulier environ 50 % de l'épaisseur de paroi du boîtier par ailleurs. Du fait du mode de vissage des divers composants ou d'au moins une partie d'entre eux selon la présente invention, il est possible d'utiliser des 35 vis de dimensions nettement plus minces, c'est-à-dire des vis de diamètre nettement plus faible. Rien que par cette mesure, il est possible de réduire la masse ou le poids. Simultanément, il devient possible de fabriquer le boîtier avec une épaisseur de paroi plus faible. Dans le cas o, au niveau du vissage, le boîtier doit être élargi radialement vers l'extérieur et/ou vers l'intérieur, l'extension radiale correspondante au- delà de la paroi du boîtier 5 est relativement faible. Elle vaut au maximum environ 40 à 60 % du reste de l'épaisseur de paroi du boîtier. Afin d'illustrer la réduction de poids due seulement à l'agencement de paires de vis avec des vis de plus faible diamètre, il est renvoyé à l'exemple suivant Vis Nombre Longueur Densité Masse/poids M10 7 150 mm 7, 9 g/cm' 1440 g M6 14 150 mm 7,9 g/cm3 1240 g En outre, en agençant des paires de vis, on obtient un vissage plus uniforme, donc un meilleur pressage des surfaces d'étanchéité, de sorte que les fuites sont évitées même après une longue utilisation du 15 compresseur. Cela en vrai en particulier aux endroits o l'on utilise des joints à joncs métalliques. Selon la présente invention, il est également prévu de garder la longueur des différentes vis la plus faible possible. L'élargissement radial de la paroi de boîtier ou de membrures de boîtier correspondantes peut par 20 conséquent être réduit jusqu'à 2,5 à 3,5 fois le diamètre des vis. De manière générale, on peut noter que le diamètre maximal du boîtier généralement en forme de pot ou de la partie avec bride de celui-ci correspond approximativement au diamètre maximal de tous les autres composants du compresseur à piston axial vissés ensemble. Le diamètre de 25 la partie avec bride du boîtier détermine donc le diamètre du bloc de cylindres et, également, de la tête de cylindres. Cela signifie que si l'on réduit la partie de bride du boîtier, il est également possible de réduire de même le diamètre extérieur des autres composants. On comprend donc que le poids total du compresseur se trouve alors considérablement réduit par 30 rapport à l'art antérieur. Comme mentionné précédemment, les paires de vis selon la présente invention sont placées à chaque fois entre deux unités piston/cylindre voisines, de sorte que 10, 12, 14 vis sont prévues respectivement dans le cas de 5, 6 ou 7 unités piston/cylindre. Si le boîtier, qui est généralement en forme de pot, est constitué d'acier, l'épaisseur de paroi peut être relativement faible en raison de la résistance de l'acier. En outre, seule une faible membrure - ou pas de 5 membrure du tout - est nécessaire au niveau du vissage. A titre d'illustration, il est donné les deux exemples ci-dessous Exemple 1 (boîtier de compresseur en acier): Diamètre intérieur du boîtier au niveau de la bride 80 mm Diamètre extérieur du boîtier au niveau de la bride 100 mm Utilisation de 1 4 vis M6 paisseur de paroi en dehors de la zone de la bride 5 à 7 mm L'exemple ci-dessus montre qu'au niveau du vissage, un élargissement radial de la paroi du boîtier d'environ 3 mm seulement est nécessaire. Exemple 2 (boîtier de compresseur en aluminium) Diamètre intérieur du boîtier au niveau de la bride 80 mm Diamètre extérieur du boîtier au niveau de la bride 114 mm Utilisation de 7 vis Ml0 paisseur de paroi en dehors de la zone de la bride 10 à 1 1 mm Au niveau du vissage, une épaisseur de paroi supplémentaire d'environ 6 mm est nécessaire. Les exemples ci-dessus montrent en outre que pour un même diamètre intérieur, l'épaisseur de paroi est nettement plus grande avec l'aluminium. Il faut encore mentionner le fait que le diamètre du boîtier intervient au 30 carré dans le calcul de la masse des composants. Si le boîtier peut globalement être conçu avec une plus faible épaisseur de paroi, c'est-à-dire dans la zone située en dehors de la bride de raccordement, le fond du boîtier est naturellement réalisé mince lui aussi. Cela contribue également à la réduction du poids. Si le boîtier est fabriqué en acier, la longueur de vissage peut également être réduite. Des vis plus courtes peuvent donc être employées, avec pour conséquence que le poids peut encore être réduit. Comme mentionné plus haut, il est envisageable d'assembler tous les composants du compresseur au moyen de vis traversantes. En variante, seuls deux ou trois composants peuvent être vissés entre eux, par exemple 5 le bloc de cylindres et la plaque de vanne, ou le boîtier et le bloc de cylindres. Si le boîtier est fabriqué en acier, l'épaisseur de paroi est d'environ 5 à 7 mm, alors que l'épaisseur de paroi d'un boîtier en aluminium est d'environ à 11 mm. De préférence, à chaque paire de vis est associée une rondelle de soutien commune, c'est-à-dire une double rondelle de soutien. En variante, une bague de soutien commune peut également être associée à toutes les paires de vis, qui s'étend sur toute la circonférence du boîtier du compresseur, etc. Si l'on utilise des rondelles de soutien communes pour chaque paire de vis, celles-ci peuvent être munies de saillies, d'évidements, d'oeillets ou agrafes de fixation ou de moyens analogues pour le positionnement et/ou la fixation d'autres composants sur le boîtier, ou la fixation du boîtier sur le véhicule. Le boîtier est de préférence conformé en pot d'un seul tenant. En variante, il est envisageable de conformé le boîtier de manière tubulaire avec un couvercle de fermeture frontale. Dans le cas de membrures de boîtier formant saillie vers l'intérieur au niveau du vissage, celles-ci servent de préférence en même temps 25 d'immobilisation en rotation pour les pistons axiaux, ou les sabots de pistons. Les surfaces de glissement correspondantes sont formées à chaque fois entre deux membrures de boîtier intérieures voisines. Un exemple de réalisation d'une construction selon la présente invention est décrit en détail à l'aide des dessins joints. Sont représentés: 30 Figure 1 une moitié longitudinale de boîtier d'un compresseur à pistons axiaux avec un vissage selon la présente invention, représentée en perspective; Figure 2 un compresseur à pistons axiaux en vue en perspective depuis le côté du compresseur opposé au disque pour courroie 35 d'entraînement, en montrant le vissage selon la présente invention; Figure 3: une rondelle de soutien commune associée à une paire de vis en vue en perspective; Figure 4: un autre mode de réalisation d'une rondelle de soutien associée à une paire de vis, également en vue en perspective; et Figure 5: une bague de soutien associée à tout le vissage, en vue en perspective. Sur la figure 1 est représentée en perspective une moitié longitudinale d'un boîtier en acier en forme de pot pour un compresseur à pistons axiaux. Le boîtier est repéré ici par le numéro de référence 10. La bride de raccordement porte le numéro de référence 1 1. Dans le fond du boîtier 1 0 10 se trouve un passage 12 pour un arbre d'entraînement non représenté en détail, qui s'étend axialement à travers le boîtier 1 0. Le boîtier 1 0 délimite une chambre à mécanisme 1 3 à l'intérieur de laquelle agit un mécanisme à disques oscillants/disques obliques. Dans la bride de raccordement 11 sont formés des trous borgnes 14 répartis régulièrement sur la circonférence, qui 15 sont disposés à chaque fois par paires sur la circonférence. Dans les trous borgnes 1 4 est formé un filetage intérieur dans lequel peuvent se visser des vis d'assemblage axiales. Au niveau des trous borgnes 14, l'épaisseur de la paroi du boîtier 10 est élargie radialement vers l'intérieur en formant des membrures 20 longitudinales intérieures correspondantes. Dans la zone extérieure également, la paroi du boîtier est légèrement élargie au niveau du vissage, sur une longueur d'environ 2,5 fois à 3,5 fois le diamètre des trous borgnes 14 ou des vis. Pour le reste, la paroi du boîtier est de dimensions minimales. La longueur " I " de la partie de bride élargie radialement vers 25 l'extérieur, ou longueur des membrures, vaut environ 1 à 1,5 fois le diamètre des vis (par exemple M6), plus 4 à 5 mm de longueur supplémentaire des trous borgnes, plus 5 à 6 mm d'épaisseur de paroi restante, c'est-à-dire un total d'environ 15 à 20 mm. On voit sur la figure 2 le vissage concerné, au niveau de la tête de 30 cylindres, à savoir les têtes de vis 15. La figure 2 montre très clairement l'agencement par paires des vis d'assemblage. Du fait du diamètre extérieur réduit du boîtier 10 en forme de pot et des composants correspondants du compresseur, la place est naturellement limitée également pour les têtes de vis 15. Pour la compensation, à chaque paire de vis est associée de 35 préférence une rondelle de soutien commune 1 6. En particulier si l'on utilise de l'aluminium comme matériau pour la tête de cylindres, des rondelles de soutien 16 du type en question sont avantageuses, car elles limitent la pression de surface due aux forces des vis à une valeur admissible. On voit également sur la figure 2 l'avantage de l'agencement des vis par paires pour les autres composants qui doivent être fixés sur la tête de cylindre, par exemple des vannes de régulation. Les rondelles de soutien 1 6 peuvent présenter un contour spécial (voir par ex. figure 4) ou des oeillets/agrafes de fixation spéciaux ou des dispositions analogues pour le positionnement et/ou la fixation d'autres composants sur le boîtier 10. La rondelle de soutien 16 de la figure 4 10 diffère de celle de la figure 3 par le fait qu'elle possède d'un côté deux saillies 17 diamétralement opposées, au moyen desquelles un composant peut être positionné et fixé sur le boîtier. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les saillies mentionnées permettent de fixer une vanne de régulation ou l'élément de rinçage. Par principe, il est aussi envisageable d'associer à toutes les vis une bague de soutien commune 18, telle que montrée sur la figure 5. Les rondelles de soutien 16 des figures 3 et 4 ainsi éventuellement que la bague de soutien 18 de la figure 5 peuvent être fabriquées de préférence par estampage d'une feuille de matériau appropriée. En résumé, on peut retenir que le vissage décrit peut être intégré de manière peu encombrante dans la paroi d'un boîtier de compresseur, au moins l'un des deux composants à raccorder, à savoir le boîtier et le bloc de cylindres, étant composé d'un acier à haute résistance. Il existe des modes de réalisation dans lesquels le bloc de cylindres et 25 la tête de cylindres sont agencés tous les deux à l'intérieur d'un boîtier en forme de pot. En variante, cependant, le bloc de cylindres/la tête de cylindres peuvent se trouver à l'extérieur en affleurement avec le boîtier en forme de pot. Cela n'a fondamentalement aucun effet sur le vissage desdites pièces selon la présente invention. Le bloc de cylindres est composé de préférence d'aluminium. Mais il peut cependant être fabriqué en acier, comme le boîtier. Le diamètre intérieur du boîtier généralement en forme de pot vaut environ 75 à 85 mm dans les modes de réalisation traditionnels. Au niveau de la bride de raccordement, le diamètre extérieur vaut alors environ 95 à 35 105 mm en supposant que le boîtier est réalisé lisse à l'intérieur sur toute sa circonférence, c'est-à-dire qu'il ne présente à l'intérieur aucun élargissement de la forme de membrures intérieures ou analogues. Le boîtier doit présenter au niveau de la bride de raccordement une épaisseur de paroi maximale d'environ 9 à 1 5 mm. Pour le reste, l'épaisseur de paroi du boîtier est de 4,5 à 7 mm. L'élargissement radial de la paroi du boîtier au niveau de la bride de raccordement s'effectue soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur, ou à la fois vers l'extérieur et vers l'intérieur avec formation de membrures axiales correspondantes. Celles-ci ne doivent cependant former saillie que d'au plus 3 à 4 mm environ par rapport à la paroi du boîtier. Comme vis de fixation, on utilise de préférence des vis de taille M7, M6 ou M5, le nombre des vis dépendant du nombre d'unités piston/cylindre. Les vis font de préférence partie de la classe de résistance 10.9. L'étanchéité entre les différents composants du compresseur à pistons 15 axiaux est obtenue en plaçant des joints à joncs métalliques revêtus d'élastomère entre les différents composants, joints qui sont ensuite suffisamment pressés au moyen du vissage selon la présente invention, afin de ne pas induire de fuite même après une utilisation prolongée. Le jonc des joints à joncs métalliques employés ici se trouve à l'intérieur de la 20 circonférence imaginaire sur laquelle les paires de vis sont disposées de façon approximativement régulière. Le boîtier en forme de pot peut être fabriqué par un procédé dit de formage par fluage, en particulier de telle manière qu'il ne nécessite pas de finition par enlèvement de copeaux, en particulier même pas au niveau de 25 l'immobilisation en rotation du piston décrite plus haut. En variante, le boîtier en forme de pot peut également être fabriqué par forgeage. Sur le boîtier en forme de pot peuvent être prévus des oeillets/agrafes de fixation pour fixer le compresseur sur le véhicule ou pour fixer un ou 30 plusieurs autres composants. De préférence, les oeillets/agrafes de fixation sont montés mobiles axialement sur le boîtier, afin de pouvoir les positionner correctement pour le montage. Il est également envisageable de placer les oeillets/agrafes de fixation sur la circonférence du boîtier selon un motif prédéterminé, afin de pouvoir remplir différentes spécifications de 35 fixation. De préférence, les oeillets/agrafes de fixation placés sur le boîtier en forme de pot présentent, en ce qui concerne leur perçage de fixation sur le boîtier d'une part et leur perçage de fixation sur le véhicule d'autre part, un " décalage " axial, de manière avantageuse telle que par rotation des agrafes et par le fait du " décalage ", avec une unique configuration 5 d'agrafes, deux spécifications de fixation différentes peuvent être satisfaites. Les oeillets/agrafes de fixation peuvent être fabriqués en acier ou en aluminium. REVENDICATIONS 1. Compresseur à pistons axiaux pour des installations de climatisation de véhicules, en particulier compresseur à C02, composé d'une tête de 5 cylindres, d'un bloc de cylindres et d'un boîtier (10) délimitant une chambre de mécanisme (1 3), au moins une partie de ces composants étant vissés les uns aux autres au moyen de vis réparties uniformément sur la circonférence, caractérisé en ce que le vissage des composants s'effectue au moyen 10 de paires de vis (15) réparties sur la circonférence. 2. Compresseur à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de vis (15) sont placées à chaque fois entre deux unités piston/cylindre voisines, de sorte que 10, 12 ou 14 vis (15) sont prévues respectivement dans le cas de 5, 6 ou 7 unités piston/cylindre. 3. Compresseur à pistons axiaux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier (10) est fabriqué en aluminium ou en acier. 4. Compresseur à pistons axiaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas d'un boîtier (10) réalisé en acier, l'épaisseur de paroi de celui-ci vaut environ 5 à 7 mm, alors que l'épaisseur de paroi d'un 20 boîtier en aluminium est d'environ 10 à 1 1 mm. 5. Compresseur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au niveau du vissage, le boîtier (10) présente des élargissements ou membrures en saillie radiale vers l'extérieur et/ou vers l'intérieur, l'extension radiale des membrures au-delà 25 de la paroi du boîtier valant au plus environ 40 à 60 %, en particulier environ 50 % de l'épaisseur de paroi du boîtier par ailleurs. 6. Compresseur à pistons axiaux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur (1) des membrures de boîtier correspond environ à 2,5 à 3,5 fois le diamètre des vis (1 5). 7. Compresseur à pistons axiaux selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à chaque paire de vis (15) est associée une rondelle de soutien (16) commune. 8. Compresseur à pistons axiaux selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'à toutes les paires de vis (1 5) est associée une bague 35 de soutien commune (18). 9. Compresseur à pistons axiaux selon la revendication 7, caractérisé 1 1 en ce que la rondelle de soutien (16) est munie de saillies (17), d'évidements, d'oeillets ou agrafes de fixation ou de moyens analogues pour positionner et/ou fixer d'autres composants sur le boîtier (10), ou la fixation du boîtier (10) sur le véhicule. 10. Compresseur à pistons axiaux selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le boîtier (10) est réalisé de manière tubulaire avec un couvercle de fermeture frontale, ou sous forme de pot d'un seul tenant. 1. Compresseur à pistons axiaux selon l'une des revendications 5 i0 à 10, caractérisé en ce que, dans le cas de membrures de boîtier en saillie vers l'intérieur, celles-ci servent en même temps d'immobilisation en rotation pour les pistons axiaux, ou les sabots de pistons.