Brevet FR3164737A1 — publié le 20260123

L’invention concerne un compresseur (10) de fluide, notamment pour circuit de thermorégulation, ledit compresseur (10) comprenant : - un cylindre (12), orienté selon un premier axe (A), - un arbre d’entraînement (14), coaxial au premier axe (A) , - un piston cylindrique (16), orienté selon un second axe (B) décalé parallèlement au premier axe (A), ledit piston (16) étant accouplé à l’arbre d’entraînement (14) pour rouler contre une paroi (18) dudit cylindre (12) selon un mouvement orbital en formant deux chambres de compression (22, 24) du fluide séparées par une zone d’interface (20) entre le piston (16) et le cylindre (12), ladite zone d’interface (20) étant mobile avec ledit piston (16), ledit compresseur (10) comprenant en outre un moyen (50) de sollicitation du piston (16) par réaction sur l’arbre (14) pour générer un effort de contact du piston (16) avec le cylindre (12) au niveau de ladite zone d’interface (20). Figure pour l'abrégé : Figure 2. COMPRESSEUR A PISTON ROULANT Domaine technique de l'invention L’invention concerne un compresseur de fluide, notamment pour un circuit de thermorégulation tel qu’un circuit de climatisation d’un véhicule automobile. Arrière-plan technique Un compresseur "roll" ou compresseur à piston roulant est un type de compresseur utilisé dans les circuits de thermorégulation, tels que des circuits de systèmes de chauffage, ventilation et/ou de conditionnement d’air. Contrairement aux compresseurs traditionnels qui utilisent des pistons ou des engrenages de vis pour comprimer le fluide réfrigérant, un compresseur "roll " utilise un piston cylindrique mobile qui est monté roulant de manière excentrique dans un stator cylindrique. Le stator est la partie fixe du compresseur roll qui entoure le piston cylindrique. Il comporte une paroi cylindrique, dénommée ci-après le cylindre, qui est orientée selon un premier axe, sur laquelle le piston roule, et qui forme avec celui-ci deux chambres de compression où le fluide est comprimé successivement. Les deux chambres de compression de fluide présentent un volume, variable, déterminé par la position d’une zone d’interface entre le piston roulant et le cylindre, cette zone d’interface étant mobile avec le piston roulant. Pour assurer le mouvement excentrique du piston roulant, le compresseur comporte un arbre d’entraînement, coaxial au premier axe. Le piston est excentré et orienté selon un second axe qui est décalé parallèlement au premier axe. Le décalage des axes et le dimensionnement du piston induit un effort de contact dans la zone d’interface entre le piston et le cylindre. Le rendement d’un tel compresseur dépend directement de la pression de contact entre le piston et le cylindre. C’est en effet au contact entre le piston et le cylindre que des micro-fuites sont susceptibles de se produire et qu’une partie du gaz déjà comprimé dans la chambre de compression située en aval du piston est susceptible de fuir dans la chambre de compression située en amont du piston, en raison des différences de pression entre les deux chambres. Il existe donc un réel besoin pour un compresseur à piston roulant bénéficiant d’une pression de contact améliorée entre le piston et cylindre dans la zone d’interface mobile tournant avec le piston roulant. L’invention satisfait à ce besoin en proposant un compresseur de fluide comportant un moyen permettant d’augmenter la pression de contact entre le piston et le cylindre. Dans ce but, l’invention propose un compresseur de fluide, notamment pour circuit de thermorégulation, ledit compresseur comprenant : - un cylindre, orienté selon un premier axe, - un arbre d’entraînement, coaxial au premier axe, - un piston cylindrique, orienté selon un second axe décalé parallèlement au premier axe, ledit piston étant accouplé à l’arbre d’entraînement pour rouler contre une paroi dudit cylindre selon un mouvement orbital en formant deux chambres de compression du fluide séparées par une zone d’interface entre le piston et le cylindre, ladite zone d’interface étant mobile avec ledit piston, ledit compresseur comprenant en outre un moyen de sollicitation du piston par réaction sur l’arbre pour générer un effort de contact du piston avec le cylindre au niveau de ladite zone d’interface. Grâce au moyen de sollicitation, l’entraînement du piston génère, notamment de manière dynamique, un effort radial supplémentaire à celui obtenu par le simple décalage des axes. Cet effort radial supplémentaire accroît la pression de contact entre le piston et le cylindre, ce qui permet d’améliorer l’étanchéité dans la zone d’interface entre le piston et le cylindre et en conséquence d’augmenter les performances du compresseur. Selon différentes caractéristiques supplémentaires de l’invention, qui pourront être prises ensemble ou séparément et qui forment autant de modes de réalisation de l’invention : - le moyen de sollicitation est apte à solliciter le piston selon une direction de sollicitation perpendiculaire aux premier et deuxième axes, - ledit piston est porté par un palier comportant une bague intérieure, - ladite bague comporte un alésage excentré par rapport au deuxième axe, - ledit alésage est reçu sur l’arbre d’entrainement, - ladite bague est entrainée en rotation par ledit arbre d’entraînement, - le moyen de sollicitation est interposé entre l’arbre d’entraînement et la bague intérieure du palier, - la bague est liée en rotation audit arbre par un doigt d’entraînement orienté selon ladite direction de sollicitation, - ledit doigt d’entraînement s’étend radialement à partir de l’arbre d’entrainement, - ledit doigt d’entraînement est reçu avec jeu entre les bords d’une encoche formée dans la bague intérieure du palier, - ledit moyen de sollicitation est agencé par coopération entre ledit doigt d’entraînement et ladite encoche, - l’encoche comporte un premier bord orienté selon ladite direction radiale et un second bord opposé, qui est incliné par rapport à ladite direction pour former ledit moyen, ledit second bord incliné étant apte à transformer toute sollicitation exercée par ledit doigt d’entraînement perpendiculairement audit second bord incliné en une sollicitation exercée sur ladite bague, ladite sollicitation comportant au moins une composante s’exerçant selon ladite direction de sollicitation, - le second bord incliné forme un angle de sensiblement 30 à 60 degrés avec le premier bord, - le doigt d’entrainement est formé à l’extrémité d’une clavette, ladite clavette étant reçue sans jeu dans une fente formée dans l’arbre d’entraînement, - le piston comporte un alésage recevant une bague extérieure du palier, monté tournante par rapport à la bague intérieure, - le palier est un palier à billes ou à rouleaux. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique en coupe d’un compresseur selon l’invention représenté en début de compression d’un fluide ; FIG. 2 La FIG. 2 est une vue schématique en coupe du compresseur de la FIG. 1 représenté en fin de compression du fluide ; FIG. 3 La FIG. 3 est une vue schématique en coupe des efforts s’exerçant entre un doigt d’entraînement et une bague intérieure d’un palier d’un piston du compresseur des figures 1 et 2. Description détaillée de l'invention Telle qu’illustré aux figures 1 et 2, l’invention concerne un compresseur 10 de fluide de type à piston roulant, aussi connu sous l’acronyme anglo-saxon de "rolling compressor". Un tel compresseur 10 notamment destiné à être utilisé dans un circuit de thermorégulation, tel qu’un circuit de d’un système de chauffage, ventilation et/ou de conditionnement d’air d’un véhicule automobile. Ledit fluide est formé par exemple d’un fluide réfrigérant tel que, notamment, un hydrofluorocarbure comme le fluide connu sous le nom de R134a, ou un gaz tel que le dioxyde de carbone, aussi connu sous le nom de R744 dans son utilisation comme fluide réfrigérant. Le compresseur 10 comporte pour l’essentiel un cylindre 12, orienté selon un premier axe A. Un arbre d’entraînement 14, coaxial au premier axe A, est monté tournant par rapport à ce cylindre 12. Cet arbre 14 est généralement mû par un moteur électrique. Le cylindre 12 reçoit un piston cylindrique 16, orienté selon un second axe B décalé parallèlement au premier axe A. Le piston cylindrique 16, aussi appelé piston roulant, est accouplé à l’arbre d’entraînement 14 de manière à rouler contre une paroi 18 du cylindre 12. Le mouvement du piston cylindrique 16 est par conséquent un mouvement orbital, du fait du décalage entre les axes A et B. Le piston cylindrique 16 au cours de son mouvement définit donc au contact de la paroi 18 du cylindre 12 une zone d’interface 20 entre le piston 16 et le cylindre 12, cette zone d’interface 20 étant mobile avec le piston 16 au cours de son mouvement. La zone d’interface 20 délimite dans le cylindre 12 deux chambres de compression du fluide, respectivement chambre de compression aval 24 et chambre de compression amont 22. Dans la suite de la présente description, on utilisera les termes "amont" et "aval" par référence au sens de circulation du gaz dans le compresseur 10, de l'amont vers l'aval. Le compresseur 10 comporte en outre un port d’admission 26 et un port de refoulement 28 qui sont séparés par une languette coulissante 30 qui est rappelée élastiquement et de manière étanche au contact de la surface externe du piston 16. Sur les figures 1 et 2, le piston 16 tourne dans le sens horaire. En fonctionnement, le fluide à comprimer est introduit par le port d’admission 26 puis confiné en amont de la zone d’interface 20 par le piston 16 entre le piston 16 et la paroi 18 du cylindre 12 dans l’une des chambres, à savoir la chambre amont 22. Dans l’autre chambre, à savoir la chambre aval 24, il est repoussé et simultanément compressé vers le port de refoulement 28 à travers duquel il est évacué du compresseur 10 selon une pression élevée. Selon cette conception, la pression régnant dans les chambres de compression 22, 24 est directement tributaire, d’une part, de la progression du piston 16 en direction du port de refoulement 28, et d'autre part des éventuelles pertes par micro-fuites pouvant intervenir dans la zone d’interface 20 entre le piston 16 et la paroi 18 du cylindre 12. En effet, en l’absence de pression dans les chambres de compression, la pression de contact exercée par le piston 16 sur la paroi 18 est directement déterminée par la géométrie du piston 16, de la paroi 18, et du décalage entre les axes A et B du piston 16. La pression de contact est susceptible d’être réduite en fonctionnement au fur et à mesure d’un déplacement du piston 16 et de la diminution de volume de la chambre de compression aval 24, du fait de l’établissement d’une pression croissante dans cette chambre de compression aval 24 s’exerçant sur le piston 16. Ainsi, la force P résultante de la pression s’exerçant sur le cylindre 16 tend à créer des micro-fuites de fluide entre la chambre de compression aval 24 et la chambre de compression amont 22 en risquant de faire légèrement décoller le piston en raison des jeux de montage nécessairement présents. L’invention remédie à cet inconvénient en proposant un compresseur 10 doté d’un moyen 54 de sollicitation du piston 16 en direction de la zone d’interface 20 afin de maintenir, voire augmenter, la pression de contact exercée par le piston 16 sur la paroi 18 à l’encontre de la pression P exercée sur le piston 16 par le différentiel de pression de fluide entre les deux chambres 22, 24. Dans ce but, conformément à l’invention, le moyen de sollicitation 54 du piston agit par réaction sur l’arbre 14 pour générer un effort F R de contact du piston 16 avec le cylindre 16 au niveau de la zone d’interface 20. Conformément à l’invention, le moyen de sollicitation 54 est plus particulièrement apte à solliciter le piston 16 en appliquant la force F R selon une direction de sollicitation X qui est perpendiculaire aux premier et deuxième axes A et B, c’est-à-dire dans le plan des figures 1 et 2. Grâce à ce moyen de sollicitation 54, la pression de contact entre le piston 16 et le cylindre 18 est augmentée, ce qui permet d’améliorer l’étanchéité dans la zone d’interface 20 entre le piston 16 et le cylindre 18, et en conséquence d’augmenter les performances du compresseur 10. L’invention s’applique en particulier à une configuration d’entraînement du piston 16 par l’arbre 14, selon laquelle le piston 16 est porté par un palier 32. Dans cette configuration, le palier 32 comporte une bague intérieure 34 et une bague extérieure 36. Le piston 16 comporte un alésage 38 recevant la bague extérieure 36 du palier 32, monté tournante par rapport à la bague intérieure 34. Sans limitation de l’invention, le palier 32 comprend un palier à billes 40, ou à rouleaux, mais il pourrait s’agir d’un autre type de palier. La bague 34 comporte un alésage 42, excentré par rapport au deuxième axe B de la bague. Cet alésage 42 est reçu sur l’arbre d’entrainement 14. Pour entrainer le piston 16, la bague intérieure 34 est liée en rotation à l’arbre 14 par un doigt d’entraînement 44. Le doigt d’entraînement 44 s’étend radialement suivant une direction radiale R à partir de l’arbre d’entrainement 14. Le doigt 44 est reçu avec jeu entre les bords d’une encoche 48 formée dans la bague intérieure 34 du palier 32. Sans limitation de l’invention, cette encoche 48 est ici orientée selon la direction radiale R. De préférence, le doigt d’entrainement 44 est formé à l’extrémité d’une clavette 50, qui est reçue sans jeu dans une fente 52 formée dans l’arbre d’entraînement 14. Comme déjà évoqué, le moyen de sollicitation 54 est apte à solliciter le piston 16 selon une direction de sollicitation qui est perpendiculaire aux premier et deuxième axes A, B, c’est-à-dire dans le plan des figures 4 à 6. Dans le cas présent, et de manière non limitative de l’invention, cette direction de sollicitation correspond à la direction radiale R. A cet effet, plus particulièrement, le moyen de sollicitation 54 est interposé entre l’arbre d’entraînement 14 et la bague intérieure 34 du palier. Le moyen de sollicitation 54 peut être réalisé de différentes façons, par exemple par un moyen élastique à effet radial interposé entre l’arbre d’entraînement 14 et la bague intérieure 34 du palier. Toutefois, de préférence, le moyen de sollicitation 54 est agencé par coopération entre le doigt d’entraînement 44 et l’encoche 48. A cet effet, l’encoche 48 comporte un premier bord 46 orienté selon la direction R et un second bord opposé 46’, qui est incliné par rapport à la direction R pour former ledit moyen 54, ledit second bord incliné 46’ étant apte à transformer toute sollicitation F exercée par le doigt d’entraînement 44 perpendiculairement audit second bord incliné 46’ en une sollicitation F d’entraînement exercée sur la bague 46 suivant une direction X qui n’est pas strictement tangentielle, ce qui serait le cas si les bords 46, 46' étaient parallèles. Comme on peut le voir sur la FIG. 3 , la sollicitation F se décompose en une composante F T tangentielle et au moins une composante F R s’exerçant selon la direction R de sollicitation. En effet la sollicitation du doigt 44 sur le bord 46’ est nécessairement perpendiculaire à ce bord 46’, qui est lui-même incliné. Par conséquent l’inclinaison du bord 46’ induit une composante radiale F R de l’effort F. Par réaction sur le doigt 44, et donc sur l’arbre 14, cette composante est transmise au piston 16. De préférence, le second bord incliné 46’ forme un angle de sensiblement 30 à 60 degrés avec le premier bord 46. L’entraînement du piston 16 par l’arbre 14 génère, notamment de manière dynamique dès lors que l’entraînement est effectif et que l’arbre 14 entraîne la bague 34, un effort radial F R supplémentaire à celui obtenu par le simple décalage des axes. Cet effort F R accroît la pression de contact entre le piston 16 et le cylindre 12, ce qui permet d’améliorer l’étanchéité dans la zone d’interface 20 entre le piston 16 et le cylindre 12 et, en conséquence, d’augmenter les performances du compresseur. Compresseur (10) de fluide, notamment pour circuit de thermorégulation, ledit compresseur (10) comprenant : - un cylindre (12), orienté selon un premier axe (A), - un arbre d’entraînement (14), coaxial au premier axe (A) , - un piston cylindrique (16), orienté selon un second axe (B) décalé parallèlement au premier axe (A), ledit piston (16) étant accouplé à l’arbre d’entraînement (14) pour rouler contre une paroi (18) dudit cylindre (12) selon un mouvement orbital en formant deux chambres de compression (22, 24) du fluide séparées par une zone d’interface (20) entre le piston (16) et le cylindre (12), ladite zone d’interface (20) étant mobile avec ledit piston (16), ledit compresseur (10) comprenant en outre un moyen (50) de sollicitation du piston (16) par réaction sur l’arbre (14) pour générer un effort de contact du piston (16) avec le cylindre (12) au niveau de ladite zone d’interface (20). Compresseur (10) de fluide selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de sollicitation (50) est apte à solliciter le piston (16) selon une direction de sollicitation (R) perpendiculaire aux premier et deuxième axes (A,B). Compresseur (10) de fluide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit piston (16) est porté par un palier (32) comportant une bague intérieure (34), ladite bague (34) comportant un alésage excentré (42) par rapport au deuxième axe (B), cet alésage (42) étant reçu sur l’arbre d’entrainement (14), ladite bague (34) étant entrainée en rotation par ledit arbre d’entraînement (14), et dans lequel le moyen de sollicitation (50) est interposé entre ledit arbre d’entraînement (14) et la bague intérieure (34) du palier (32). Compresseur de fluide (10) selon la revendication précédente, dans lequel la bague intérieure (34) est liée en rotation audit arbre (14) par un doigt d’entraînement (44) qui est orienté selon ladite direction de sollicitation (R), s’étend radialement à partir de l’arbre d’entrainement (14), et est reçu entre les bords (46, 46’) d’une encoche (48) formée dans la bague intérieure (34) du palier (32), ledit moyen de sollicitation (50) étant agencé par coopération entre ledit doigt d’entraînement (14) et ladite encoche (48). Compresseur de fluide (10) selon la revendication précédente, dans lequel l’encoche (48) comporte un premier bord (46) orienté selon ladite direction et un second bord opposé (46’), qui est incliné par rapport à ladite direction (R) pour former ledit moyen (50), ledit second bord incliné (46’) étant apte à transformer toute sollicitation (F) exercée par ledit doigt d’entraînement (44) perpendiculairement audit second bord incliné (46’) en une sollicitation (F) exercée sur ladite bague (34), ladite sollicitation comportant au moins une composante (F R ) s’exerçant selon ladite direction de sollicitation (R). Compresseur (10) selon la revendication précédente, dans lequel le second bord incliné (46’) forme un angle ( ) de sensiblement 30 à 60 degrés avec le premier bord (46). Compresseur (10) selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel le doigt d’entrainement (44) est formé à l’extrémité d’une clavette (50), ladite clavette (50) étant reçue sans jeu dans une fente (52) formée dans l’arbre d’entraînement (14). Compresseur(10) selon l’une des revendications 3 à 7, dans lequel le piston (16) comporte un alésage (38) recevant une bague extérieure (36) du palier (32), monté tournante par rapport à la bague intérieure (34). Compresseur selon (10) l’une des revendications 3 à 8,dans lequel le palier (32) est un palier à billes ou à rouleaux.