Brevet FR2985557A1 — publié le 20130712

EXCENTRIQUE BALANCE COMPRENANT UNE BAGUE ET UN CONTREPOIDS BLOQUES EN ROTATION Le secteur technique de la présente invention est celui des compresseurs de climatisation, notamment pour véhicule automobile. L'invention vise plus particulièrement un excentrique balancé, monté entre un arbre de rotation du compresseur et un mécanisme de compression à spirales de ce même compresseur. Il existe différents types de mécanisme de compression à l'intérieur des compresseurs connus à ce jour. Un type particulier est connu sous l'appellation « à spirales », où une spirale mobile orbite par rapport à une spirale fixe. Une telle orbitation permet de comprimer et de mettre en mouvement un fluide réfrigérant à l'intérieur d'un circuit de climatisation en vue de conditionner thermiquement une enceinte, par exemple un habitacle de véhicule automobile. Dans un tel compresseur, le mouvement orbital est généré par un arbre de rotation relié à la spirale orbitante par un excentrique et par un roulement. L'excentrique transforme le mouvement de rotation de l'arbre en une orbitation alors que le roulement assure une liaison pivot entre l'excentrique et la spirale orbitante. L'emploi d'un roulement à aiguilles est intéressant car il permet de réduire l'encombrement global du compresseur. Ce roulement à aiguilles prend alors appui sur l'excentrique, ce dernier formant une bague intérieur de ce roulement à aiguilles. L'emploi d'un tel roulement à aiguilles impose certaines contraintes. En particulier, la portée de l'excentrique sur laquelle roulent les aiguilles de ce roulement doit, d'une part être particulièrement résistante et d'autre part, bénéficier d'un état de surface extrêmement lisse. L'excentrique comprend par ailleurs un contrepoids déporté par rapport à un axe de rotation de l'excentrique, et dont la fonction est de contrebalancer les forces générées par l'orbitation de la spirale orbitante. On comprend ainsi que l'excentrique est composé de deux parties de formes très différentes et bénéficiant d'un traitement différent. Pour ces raisons, il est connu de fabriquer l'excentrique à partir de l'assemblage de deux pièces, l'une formant le poids et l'autre formant la portée du roulement à aiguilles, l'usinage et le traitement apportés à cette dernière pouvant ainsi être réalisés préalablement à l'assemblage sur le poids. L'assemblage du poids par rapport à la bague sur laquelle est formée la portée du roulement doit interdire tout mouvement de l'un par rapport à l'autre. Le compresseur sur lequel est monté un tel excentrique subit cependant des phases de fonctionnement brutales, telles qu'un démarrage, un arrêt ou encore une accélération. La répétition de ces phases peut provoquer finalement un déplacement du poids par rapport à la bague, ce qui se traduit par un dysfonctionnement du mécanisme de compression, et donc du compresseur dans son ensemble. Il s'agit ici d'un inconvénient majeur que l'invention se propose de résoudre. Le but de la présente invention est donc de résoudre l'inconvénient décrit ci- dessus principalement en réalisant de manière simple un moyen garantissant une absence de rotation entre le poids et la bague, sans utiliser de pièce supplémentaire, en toutes circonstances d'utilisation du compresseur sur lequel l'excentrique balancé selon l'invention est monté. L'invention a donc pour objet un excentrique balancé pour compresseur, destiné à transmettre un mouvement entre un arbre de rotation dudit compresseur et un mécanisme de compression à spirales du compresseur, comprenant un contrepoids monté sur une bague et bloqué en rotation par rapport à la bague par un moyen anti-rotation, caractérisé en ce que le moyen anti-rotation comprend un premier emmanchement entre la bague et le contrepoids qui s'étend selon un premier axe et un deuxième emmanchement entre la bague et le contrepoids qui s'étend selon un deuxième axe, le premier axe et le deuxième axe étant non-confondus. Par cette dernière expression, il faut comprendre que le premier axe n'est pas concentrique avec le deuxième axe. Ils sont donc disposés de manière parallèle avec une distance non-nulle qui les sépare, cette distance étant mesurée perpendiculairement au premier axe. Un tel agencement d'excentrique balancé présente l'avantage de totalement empêcher un déplacement relatif entre le contrepoids et la bague de manière extrêmement simple, notamment en évitant l'ajout d'une pièce supplémentaire reliant la bague et le contrepoids. Selon une première caractéristique de l'invention, le premier emmanchement est réalisé par une première portée ménagée sur la bague et sur laquelle prend appui un premier flanc ménagé sur le contrepoids. De même, le deuxième emmanchement est réalisé par une deuxième portée ménagée sur la bague et sur laquelle prend appui un deuxième flanc ménagé sur le contrepoids. On organise ainsi les liaisons mécaniques qui font l'objet du premier emmanchement et du deuxième emmanchement. De manière avantageuse, le contrepoids comprend un bras relié à un poids, le premier flanc et le deuxième flanc étant ménagés dans le bras, notamment dans son épaisseur. Le premier emmanchement et le deuxième emmanchement sont de section circulaire, le deuxième emmanchement présentant un diamètre supérieur à celui du premier emmanchement. Une telle organisation facilite la fabrication de la bague et du contrepoids. Selon une caractéristique de l'invention, la bague comprend un secteur circulaire apte à recevoir des aiguilles d'un roulement à aiguilles. Un tel secteur circulaire est délimité par une face externe qui présente un traitement de surface visant au moins à durcir ladite face. Ainsi, la bague est de dureté supérieure à la dureté du contrepoids, la bague ayant subi une trempe. Par ailleurs, le secteur circulaire présente une surface polie. Ceci présente l'avantage de se servir de la bague comme d'un composant du roulement à aiguilles. On réduit ainsi l'encombrement du compresseur. Dans un tel cas, le deuxième emmanchement peut présenter un diamètre identique à celui du secteur circulaire. La fabrication de la bague est ainsi facilitée. Le secteur circulaire s'étend selon un axe principal, correspondant notamment à l'axe de la spirale orbitante, la bague comprenant un alésage qui s'étend selon le premier axe parallèle et excentré par rapport à l'axe principal, l'axe de l'alésage étant appelé axe orbitant. On garantit un léger jeu en rotation entre le plot d'entraînement et l'excentrique balancé selon l'invention, quand celui- ci est relié au mécanisme de compression. Avantageusement, le premier emmanchement est un montage glissant alors que le deuxième emmanchement est un montage à force. L'avantage de cette solution réside dans le fait que l'effort d'emmanchement pour insérer la bague dans le contrepoids est seulement déterminé par un des deux emmanchements. Comparativement aux solutions classiques, une telle conception permet de réduire cet effort utile à l'assemblage du contrepoids sur la bague. De plus, la contrainte de précision relative au positionnement de l'axe des emmanchements peut être assouplie. A titre d'exemple, un ajustement entre la première portée et le premier flanc est un ajustement H6/f6. De même, un ajustement entre la deuxième portée et le deuxième flanc est un ajustement H6/p5. De manière optionnelle, une longueur du deuxième emmanchement, mesurée parallèlement au premier axe, est inférieure à 5 mm, et avantageusement égale à 4 mm. L'interdiction de rotation entre la bague et le contrepoids étant assurée par l'absence de concentricité du premier emmanchement vis-à-vis du deuxième emmanchement, la longueur du montage à force entre la bague et le contrepoids peut être réduite. L'encombrement du compresseur bénéficie d'un tel avantage. L'invention couvre également un compresseur de climatisation pour véhicule automobile comprenant un excentrique balancé selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Un tel compresseur peut comprendre l'excentrique balancé intercalé entre un mécanisme de compression à spirales et un arbre de rotation, ledit arbre de rotation étant entraîné par un moteur électrique intégré au compresseur. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe montrant partiellement un compresseur recevant un excentrique balancé selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de l'excentrique balancé selon une première variante de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe de la bague utilisée dans l'excentrique balancé de la figure 2, - la figure 4 est une vue de face du contrepoids utilisé dans l'excentrique selon l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe du contrepoids de la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe d'une bague utilisée d'un excentrique balancé selon une deuxième variante de l'invention. La figure 1 illustre une zone d'application de l'excentrique balancé selon l'invention. On a représenté une extrémité d'un compresseur 2 destiné à mettre en circulation et à élever la pression d'un fluide réfrigérant circulant dans un circuit de climatisation. Sur la figure 1, on distingue un corps ou boîtier 3 du compresseur au travers duquel passe un arbre de rotation 4. Ce dernier tourne autour d'un axe principal du compresseur référencé 5. Cet arbre de compresseur peut être entrainé par un mécanisme d'entraînement non représenté, ce dernier pouvant prendre la forme d'une poulie dans le cas d'un compresseur mécanique. Préférentiellement, un tel mécanisme d'entraînement est un moteur électrique intégré dans le compresseur 2. L'arbre 4 est tenu en rotation par rapport au boîtier 3 par un roulement 6 et comprend à son extrémité un plot d'entraînement 7. Ce dernier est enfilé dans l'excentrique balancé 1 selon l'invention. Un tel excentrique balancé 1 comprend un contrepoids 8 monté sur une bague 9 et bloqué en rotation par rapport à la bague par un moyen anti-rotation 10. La fonction de ce moyen est d'empêcher tout déplacement en rotation entre le contrepoids 8 et la bague 9 puisque cette bague et ce contrepoids forment chacun une pièce distincte, avant d'être assemblée l'une à l'autre pour former l'excentrique balancé 1. La bague 9 est en contact direct avec un roulement à aiguilles 11, ce dernier autorisant une rotation de la bague 9 par rapport à un élément mobile d'un mécanisme de compression 12. Un tel mécanisme de compression est un mécanisme à spirales, comprenant une spirale fixe 13 par rapport au boîtier 3 et une spirale mobile 14, autrement appelé spirale orbitante. On note que le plot d'entraînement 7 s'étend selon un axe 21 qui est désaxé par rapport à l'axe principal 5 de l'arbre de rotation 4. Une telle structure entraine l'excentrique balancé 1 selon un mouvement orbital autour de l'axe principal 5, ce qui se traduit par une orbitation de la spirale mobile 14 dans la spirale fixe 13. On assure ainsi la compression du fluide réfrigérant qui circule dans la boucle de climatisation comportant un tel compresseur. Comme on peut le voir sur la figure 1, le contrepoids 8 comprend un bras 15 interposé entre un poids 16 et la bague 9. Un tel poids est ainsi décalé par rapport à l'axe principal 5 de l'arbre de rotation et permet alors de balancer les forces centrifuges développées par l'orbitation de la spirale mobile 14. On assure ainsi un équilibre de forces et des masses entre ces deux éléments et cet équilibre intervient selon une position angulaire précise entre la spirale mobile 14 et le poids 16 de l'excentrique balancé 1. Le moyen d'anti-rotation 10 garantit ainsi que cette position ne change pas pendant la durée de vie du compresseur. La figure 2 montre l'excentrique balancé, vue en coupe, selon une première variante de l'invention. La bague 9 est en partie logée dans le contrepoids 8, un tel logement étant plus particulièrement réalisé par une insertion d'une extrémité de la bague 9 dans le bras 15. Selon l'invention, le moyen anti-rotation 10 comprend d'une part un premier emmanchement 17 entre la bague 9 et le contrepoids 8, et d'autre part un deuxième emmanchement 18 entre cette même bague et ce même contrepoids. Bien entendu, le premier emmanchement 17 est distinct du deuxième emmanchement 18. Le premier emmanchement 17 et le deuxième emmanchement 18 sont de section circulaire. Leurs dimensions sont donc au moins définies par leur diamètre, le premier emmanchement 17 présentant un diamètre référencé 19 alors que le deuxième emmanchement 18 présente un diamètre référencé 20. On notera tout particulièrement que le diamètre 20 du deuxième emmanchement 18 est supérieur au diamètre 19 du premier emmanchement 17. Le bras 15 comporte des alésages correspondant aux diamètres évoqués ci-dessus, comme cela ressortira plus clairement de l'explication à venir en rapport avec les figures 4 et 5. La bague 9 comprend également un alésage 22 dont le premier axe 23 est confondu avec l'axe 21 du plot d'entraînement ménagé à l'extrémité de l'arbre de rotation et dans lequel celui-ci se loge. L'effort de compression est ainsi transmis à la bague 9 de sorte que son axe central décrit le cercle d'orbitation de la spirale mobile 14. Selon l'invention, le premier emmanchement 17 s'étend le long d'un premier axe 23 alors que le deuxième emmanchement 18 s'étend le long d'un deuxième axe 24. Ce premier axe 23 et ce deuxième axe 24 sont parallèles mais distincts. Il est ainsi considéré que ces axes sont non-confondus. En d'autres termes, le premier emmanchement 17 est désaxé, ou décentré, par rapport au deuxième emmanchement 18. Selon la variante représentée sur la figure 2, le premier emmanchement 17 et le deuxième emmanchement 18 sont joints l'un à l'autre par un premier épaulement 25 qui s'étend autour du premier emmanchement 17, notamment dans un plan perpendiculaire au premier axe 23. A l'extrémité opposée de la bague par rapport au premier emmanchement 17, est prévu un lamage 26 dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'alésage 22. La figure 3 illustre en coupe l'une des deux pièces qui forme l'excentrique balancé selon l'invention. Il s'agit de la bague 9. La partie du premier emmanchement 17 ménagée sur la bague 19 est formée par une première portée 27. La partie du deuxième emmanchement 18 ménagée sur la bague 9 est formée par une deuxième portée 28. La bague 9 comprend encore une zone distincte de la première portée ou de la deuxième portée, ci-après appelée secteur circulaire 29. Un tel secteur circulaire est destiné à recevoir des aiguilles que comprend le roulement à aiguilles. Autrement dit, la bague 9, et plus particulièrement son secteur circulaire 29, forme une bague intérieure du roulement à aiguilles. Dans une telle situation, ce secteur circulaire 29 subit un traitement de surface qui vise à lui procurer une dureté supérieure à la dureté du contrepoids 8. Un tel traitement est un traitement thermique obtenu, par exemple, au moyen d'une trempe. En complément à ce traitement thermique, un polissage de la surface externe de la bague 9 est réalisé. Plus particulièrement, c'est le secteur circulaire 29 qui présente une surface polie. Ces mesures visent à former un secteur circulaire 29 sur lequel les aiguilles du roulement à aiguilles roulent, sans risquer de détériorer prématurément la face externe du secteur circulaire 29. Selon la variante représentée aux figures 2 et 3, on note que le diamètre du secteur circulaire 29 est identique au diamètre de la deuxième portée 28. En d'autres termes, la deuxième portée 28 est dans le prolongement du secteur circulaire 29. Le caractère non-confondu du premier axe 23 avec le deuxième axe 24 est ici illustré par une flèche 30. Les figures 4 et 5 montrent le contrepoids, dépourvu de la bague 9. La vue de face sur la figure 4 montre le bras 15 et poids 16. Ce dernier forme un demi-cercle excentré par rapport à l'axe principal 5. Une partie supérieure du bras 15 est arrondie selon un demi-cercle centré sur l'axe principal 5. Le premier axe 23 de l'alésage 22 est également désaxé par rapport l'axe principal 5 et se situe sur une droite 32 passant par l'axe principal 5 et qui forme un angle de 25° par rapport à une direction horizontale, symbolisée par la référence 33. La figure 5 montre en coupe le contrepoids 8. On distingue que le poids 16 est réalisé en acier massif. Cette figure montre également les flancs qui, avec la première portée et la deuxième portée de la bague, forment le premier et le deuxième emmanchement. Une partie du premier emmanchement 17 est formée dans l'épaisseur du bras 15 par un premier flanc 34, autrement appelé premier alésage de diamètre référencé 36. Une partie du deuxième emmanchement 18 est formée dans l'épaisseur du bras 15 par un deuxième flanc 35, autrement appelé deuxième alésage. Un diamètre, référencé 37, du deuxième flanc 35 est supérieur au diamètre 36 du premier flanc 34. Ainsi, et selon l'invention, le premier emmanchement 17 est réalisé par la première portée 27 ménagée sur la bague 9, visible par exemple sur la figure 3 combinée, c'est-à-dire en appui, avec le premier flanc 34 ménagé sur le contrepoids 8. De même, le deuxième emmanchement 18 est réalisé par la deuxième portée 28 ménagée sur la bague 9, visible sur la figure 3 ou 6, combinée au deuxième flanc 35 ménagé sur le contrepoids 8. La figure 6 montre la bague 9, adaptée à la deuxième variante de l'invention. La description qui suit se limite aux différences avec la bague de la première variante, et on se reportera la description de cette première variante pour en connaître la structure. Selon la bague de cette deuxième variante, le secteur circulaire 29 présente un diamètre différent par rapport à celui de la deuxième portée 28. Le diamètre du secteur circulaire 29 est ici illustré par la référence 38, alors que le diamètre de la deuxième portée 28 est symbolisé par la référence 39. Selon un exemple de réalisation, le diamètre 38 du secteur circulaire est concentrique avec le diamètre 39 de la deuxième portée. Le diamètre 38 du secteur circulaire 29 peut être supérieur au diamètre 39 de la deuxième portée, mais il est également prévu que ce diamètre 38 du secteur circulaire 29 soit inférieur au diamètre 39 de la deuxième portée. Entre le secteur circulaire 29 et la deuxième portée 28, est formé un deuxième épaulement 40 dont la fonction est de réaliser une butée en translation selon l'axe principal lors de l'insertion de la bague dans le bras du contrepoids. Ce deuxième épaulement 40 vient ainsi en appui contre un côté du bras. Comme pour la première variante, on a illustré par une flèche 30 le fait que l'axe du premier emmanchement 17 est distinct de l'axe du deuxième emmanchement 18. On notera que le contrepoids 8 de la deuxième variante est identique au contrepoids de la première variante, de sorte que l'on se reportera à sa description en rapport avec la première variante pour mettre en oeuvre l'excentrique balancé selon la deuxième variante. Pour l'ensemble des variantes décrites ci-dessus, il est utile de préciser ce qui suit. Le premier emmanchement 17 est un montage glissant. Autrement dit, la première portée 27 entre sans effort dans l'alésage formé par le premier flanc 34, tout en étant au contact de ce dernier. Un tel montage correspond à un ajustement entre la première portée 27 et le premier flanc 34 de type H6/f6. Le deuxième emmanchement 18 est un montage à force. En d'autres termes, la deuxième portée 28 est agencée pour entrer dans l'alésage formé par le deuxième flanc 35 sous une contrainte de force importante. A titre d'exemple, ce montage en force correspond à un ajustement de type H6/p5 réalisé entre la deuxième portée 28 et le deuxième flanc 35. Du fait que le premier axe 23 de la première portée 27 est distinct du deuxième axe 24 de la deuxième portée 28, la bague 9 est montée sur le contrepoids 8 par l'intermédiaire d'un moyen d'assemblage approprié qui permette de déplacer axialement et angulairement la bague 9 par rapport au contrepoids 8. Pour ce faire, l'outil formant ledit moyen d'assemblage comprend en partie sommitale un doigt destiné à être inséré dans l'alésage 22 de la bague 9, qui est prolongé par un arbre cylindrique destiné à être inséré dans le premier flanc 34 du contrepoids 8. L'arbre cylindrique présente un diamètre supérieur au doigt de l'outil, tout en étant de diamètre sensiblement identique à celui de la première portée 27. Le doigt et l'arbre de l'outil sont respectivement de forme sensiblement complémentaire à l'alésage 22 et au premier flanc 34, au jeu de montage et d'assemblage près. De préférence, l'outil est serré sur la bague 9 et monté à coulissement sur le contrepoids 8. Préalablement à la mise en contact de la deuxième portée 18 dans l'alésage formé par le deuxième flanc 35, l'outil ajuste le positionnement angulaire de la bague 9 afin de disposer de manière coaxiale la première portée 27 de la bague et le premier flanc 34 du contrepoids. Dès lors, l'arbre de l'outil coulisse axialement par rapport au contrepoids 8 afin de libérer le premier flanc 34 qui sera par la suite occupé par la première portée 27 de la bague 9, dans sa position terminale d'assemblage. Comme le blocage en rotation est réalisé par le caractère excentré des deux emmanchements, il n'est pas nécessaire que le deuxième emmanchement 18 soit réalisé sur une longueur identique à l'art antérieur. Ainsi, la longueur du deuxième emmanchement, référencée 41 sur la figure 2, est inférieure à 5 mm, avantageusement égale à 4mm. Une telle longueur est mesurée selon une direction parallèle au premier axe 23, c'est-à-dire parallèle à l'axe principal de l'arbre de rotation. REVENDICATIONS1. Excentrique balancé (1) pour compresseur (2), destiné à transmettre un mouvement entre un arbre de rotation (4) dudit compresseur et un mécanisme de compression à spirales (12) du compresseur, comprenant un contrepoids (8) monté sur une bague (9) et bloqué en rotation par rapport à la bague (9) par un moyen anti-rotation (10), caractérisé en ce que le moyen anti-rotation (10) comprend un premier emmanchement (17) entre la bague (9) et le contrepoids (8) qui s'étend selon un premier axe (23) et un deuxième emmanchement (18) entre la bague (9) et le contrepoids (8) qui s'étend selon un deuxième axe (24), le premier axe (23) et le deuxième axe (24) étant non-confondus. 2. Excentrique selon la revendication 1, dans lequel premier emmanchement (17) est réalisé par une première portée (27) ménagée sur la bague (9) et sur laquelle prend appui un premier flanc (34) ménagé sur le contrepoids (8). 3. Excentrique selon la revendication 2, dans lequel le deuxième emmanchement (18) est réalisé par une deuxième portée (28) ménagée sur la bague (9) et sur laquelle prend appui un deuxième flanc (35) ménagé sur le contrepoids (8). 4. Excentrique selon la revendication 3, dans lequel le contrepoids (8) comprend un bras (15) relié à un poids (16), le premier flanc (34) et le deuxième flanc (35) étant ménagés dans le bras (15). 25 5. Excentrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier emmanchement (17) et le deuxième emmanchement (18) sont de section circulaire, le deuxième emmanchement (18) présentant un diamètre supérieur à celui du premier emmanchement (17). 30 6. Excentrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague (9) comprend un secteur circulaire (29) apte à recevoir des aiguilles d'un roulement à aiguilles (11). 20 7. Excentrique selon la revendication 6, dans lequel la bague (9) est de dureté supérieure à la dureté du contrepoids (8). 8. Excentrique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le deuxième emmanchement (18) présente un diamètre identique à celui du secteur circulaire (29). 9. Excentrique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le secteur circulaire (29) s'étend selon un axe principal (5), la bague (9) comprenant un alésage (22) qui s'étend selon le premier axe (23) parallèle et excentré par rapport à l'axe principal. 10. Excentrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier emmanchement (17) est un montage glissant alors que le 15 deuxième emmanchement (18) est un montage à force. 11. Excentrique selon la revendication 10, dans lequel un ajustement entre la première portée (27) et le premier flanc (34) est un ajustement H6/f6. 20 12. Excentrique selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel un ajustement entre la deuxième portée (28) et le deuxième flanc (35) est un ajustement H6/p5. 13. Excentrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 dans lequel une longueur (41) du deuxième emmanchement, mesurée parallèlement au premier axe (23), est inférieure à 5 mm. 14. Compresseur (2) de climatisation pour véhicule automobile comprenant un excentrique balancé (1) selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes. 15. Compresseur selon la revendication 14, dans lequel l'excentrique balancé (1) est intercalé entre un mécanisme de compression à spirales (12) et unarbre de rotation (4), ledit arbre de rotation (4) étant entraîné par un moteur électrique intégré au compresseur.