Brevet FR3164756A1 — publié le 20260123

L’invention concerne un dispositif de compression d’un fluide, comprenant : - un premier organe de compression dudit fluide, orienté selon un premier axe (A), - un arbre d’entraînement, coaxial au premier axe (A), un pion (56), décalé parallèlement au premier axe (A), - un deuxième organe de compression dudit fluide, orienté selon un deuxième axe (B), décalé parallèlement au premier axe (A), destiné à coopérer avec ledit premier organe de compression selon un mouvement orbital, - un palier (58) portant ledit deuxième organe de compression et comportant une bague intérieure (60) entraînée en rotation par ledit arbre d’entraînement, ladite bague (60) comportant un alésage excentré (62) par rapport au deuxième axe (B), reçu sur ledit pion (56), cet alésage (60) et ledit pion (56) étant d’axe (C) décalé parallèlement aux premier et deuxième axes (A, B). Figure de l’abrégé : Figure 2 DISPOSITIF DE COMPRESSION DE FLUIDE Domaine technique de l'invention L’invention concerne un dispositif de compression d’un fluide, notamment pour un circuit de thermorégulation tel qu’un circuit de climatisation d’un véhicule automobile. Arrière-plan technique Dans les circuits de thermorégulation, tels que des circuits de systèmes de chauffage, de ventilation et/ou de conditionnement d’air, on utilise généralement des compresseurs permettant de faire passer un fluide réfrigérant d’une basse à une haute pression. Il est en particulier connu des compresseurs "roll" ou compresseurs à piston roulant, ou des compresseurs "scroll" ou compresseurs à spirales. Contrairement aux compresseurs traditionnels qui utilisent des pistons ou des engrenages de vis pour comprimer le fluide réfrigérant, de tels compresseurs "roll " et "scroll" utilisent un organe de compression fixe et un organe de compression mobile qui est mû selon un mouvement orbital pour coopérer avec l'organe de compression fixe. Ainsi, dans un compresseur "roll", l'organe de compression fixe est constitué d'un stator fixe en forme de cylindre et l'organe de compression mobile est constitué d'un piston cylindrique mobile qui est monté roulant de manière excentrique dans ce stator. Le stator entoure le piston cylindrique. Il comporte une paroi cylindrique, 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. Pour assurer le mouvement orbital du piston roulant, le compresseur comporte un arbre d’entraînement, coaxial au premier axe. Le piston, entraîné par l'arbre, est excentré et orienté selon un deuxième axe qui est décalé parallèlement au premier axe. Dans un compresseur "scroll", l'organe de compression fixe est constitué d'une spirale fixe et l'organe de compression mobile est constitué d'une spirale mobile qui est montée selon un mouvement de translation circulaire de manière excentrique dans la spirale fixe. La spirale fixe est orientée selon un premier axe et forme avec la spirale mobile des chambres de compression où le fluide est comprimé successivement. Pour assurer le mouvement orbital de la spirale mobile, le compresseur comporte un arbre d’entraînement, coaxial au premier axe. La spirale mobile est portée par un plateau, entraîné par l'arbre, qui est excentré et orienté selon un deuxième axe qui est décalé parallèlement au premier axe. Conventionnellement, dans chacun de ces types de compresseur, l'organe de compression mobile est monté sur un palier coaxial, entraîné dans son mouvement orbital par un pion, solidaire de l’arbre d’entraînement et orienté selon le deuxième axe. Or, on a constaté qu’il était possible d’améliorer la coopération entre l’organe de compression mobile et l’organe de compression fixe en décalant l’axe du palier par rapport à celui du pion. Pour ce faire, une douille est généralement interposée entre le pion et une bague intérieure du palier, la douille comportant une portée extérieure, orientée selon le deuxième axe et reçue dans une bague intérieure du palier, et un alésage orienté selon un troisième axe décalé par rapport au deuxième axe, qui est reçue sur le pion. Une telle douille présente l’inconvénient de nécessiter des usinages complexes. Il existe donc un réel besoin pour un montage simplifié de l’organe de compression mobile sur le pion. L’invention satisfait à ce besoin en proposant un compresseur de fluide comportant un palier excentré remplaçant l’ensemble formé du palier coaxial et de la douille excentrée. Dans ce but, l’invention propose un dispositif de compression de fluide, notamment pour circuit de thermorégulation, ledit dispositif comprenant : - un premier organe de compression dudit fluide, orienté selon un premier axe (A), - un arbre d’entraînement, coaxial au premier axe (A), ledit arbre portant un pion, décalé parallèlement au premier axe (A), - un deuxième organe de compression dudit fluide, orienté selon un deuxième axe (B), décalé parallèlement au premier axe (A), ledit deuxième organe de compression étant destiné à coopérer avec ledit premier organe de compression selon un mouvement orbital, - un palier portant ledit deuxième organe de compression et comportant une bague intérieure destinée à être entraînée en rotation par ledit arbre d’entraînement, ladite bague intérieure comportant un alésage reçu sur ledit pion, ledit alésage et ledit pion étant d’axe (C) décalé parallèlement au premier axe (A) et au deuxième axe (B). Avantageusement, l’utilisation d’un palier excentré et le montage de la bague intérieure de ce palier montée tournante directement sur le pion de l’arbre permet de faire l’économie d’une douille intermédiaire excentrée entre le pion et le palier. 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 : - la coopération du deuxième organe de compression avec le premier organe de compression détermine des chambres de compression du fluide séparées par une zone d’interface entre le deuxième organe et une paroi interne du premier organe de compression, - la zone d’interface est mobile avec le deuxième organe de compression, - l’alésage de la bague intérieure est monté tournant sur le pion de l’arbre, - le deuxième organe de compression comporte un alésage recevant une bague extérieure du palier, montée tournante par rapport à la bague intérieure, - le deuxième organe de compression est un piston roulant et le premier organe de compression est un cylindre, - le cylindre comporte un port d’admission et un port de refoulement, - lesdits ports débouchent dans une paroi interne dudit cylindre, - lesdits ports sont séparés par une languette rappelée élastiquement au contact dudit piston roulant, - le deuxième organe de compression est une volute mobile en forme de spirale et le premier organe de compression est une volute fixe en forme de spirale dans laquelle est engagée la volute mobile, - le dispositif comporte un port d’admission débouchant à l’extérieur de la volute fixe et un port de refoulement qui débouche au centre de la volute fixe, - la volute mobile est portée par une plaque solidaire de la bague extérieure du palier, - la plaque est limitée dans un mouvement de translation circulaire par l’intermédiaire d’une pluralité de pions d’axes (D) parallèles aux premier, deuxième et troisième axes (A, B, C) recevant chacun en butée au moins un bord de la plaque, - le palier est un palier à billes ou à rouleaux, - ledit pion s’étend à partir d’une extrémité distale dudit arbre, - ledit pion est rapporté audit arbre, - ledit dispositif comprend un organe de compensation de balourd, - ledit organe de compensation de balourd est reçu sur ledit pion entre une extrémité distale de l’arbre d’entraînement et ledit palier. - ledit organe de compensation de balourd comporte une masselotte et un moyeu d’entraînement qui comporte le perçage et porte ladite masselotte, - la masselotte comporte à une de ses extrémités axiales un évidement destiné recevoir avec jeu une partie du palier, - la masselotte comporte à une extrémité opposée un évidement destiné recevoir l’extrémité distale de l’arbre d’entraînement. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés parmi lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue en coupe axiale d’un dispositif de compression de fluide à spirale selon l’invention, FIG. 2 la FIG. 2 est une vue en bout d’un ensemble d’entraînement d’une volute mobile d’un dispositif de compression à spirale selon l’invention, FIG. 3 la FIG. 3 est une vue en bout d’un palier mis en œuvre dans l’ensemble d’entraînement selon l’invention, FIG. 4 la FIG. 4 est une vue en coupe axiale d’un ensemble d’entraînement d’une volute mobile d’un dispositif de compression à spirale selon l’invention, FIG. 5 la FIG. 5 est une vue schématique en coupe transversale d’un dispositif de compression à piston roulant selon l’invention. Description détaillée de l'invention Il faut tout d’abord noter que les termes « premier », « deuxième », « troisième », etc., sont uniquement utilisés pour distinguer les composants concernés entre eux et ne présage ni d’un ordre ni d’une éventuelle importance desdits composants. Comme illustré à la FIG. 1 , l’invention concerne un dispositif 10 de compression d’un fluide, notamment pour système de chauffage, ventilation et/ou conditionnement d’air, en particulier d’un véhicule automobile. Ledit fluide comprend, par exemple, un fluide réfrigérant et un fluide de lubrification. Le fluide réfrigérant est formé, notamment, d’un hydrofluorocarbure, tel que celui connu sous le nom de R-134a. En variante, il s’agit, notamment, du fluide connu sous le nom de R1234yf ou encore de dioxyde de carbone, aussi connu sous le nom de R744. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif 10 comprend un compresseur 12 dudit fluide et une machine électrique 14. Le dispositif 10 comprend en outre un boîtier 16 accueillant ladite machine électrique 14 et ledit compresseur 12. Le boîtier 16 s’étend selon un axe longitudinal A. La machine électrique 14 comprend notamment un moteur 18, et un arbre 20 d’entraînement du compresseur 12 autour de l’axe longitudinal A. Le compresseur 12 est, par exemple, un compresseur à spirales. Il comprend un premier organe de compression 38 d’axe A, ici une volute fixe 38, et un deuxième organe de compression 40, ici une volute mobile 40 d’axe B. La volute fixe 38 est engagée dans la volute mobile 40, de sorte que les volutes 38, 40 définissent chacune un logement en spirale. La volute mobile 40 coopère avec la volute fixe 38 selon un mouvement orbital de sorte que leurs logements en spirale définissent mutuellement des chambres successives de compression du fluide séparées par une zone d’interface entre la volute mobile 40 et la volute fixe 38, cette zone d’interface étant mobile avec ledit deuxième organe de compression. Ces chambres sont agencées entre au moins un port d’admission 42 et un port de refoulement 44 du compresseur 12. La volute mobile 40 est entraînée en rotation par l’arbre 20 de sorte que le fluide passe d’une chambre à l’autre tout en étant progressivement comprimé. Le compresseur 12 présente ici plusieurs ports d’admission 42 du fluide, constitués de préférence par deux orifices d’aspiration, situés à une périphérie du compresseur 12 et en particulier débouchant à l’extérieur de la volute fixe 38. Le compresseur 12 comporte aussi un port de refoulement 44, par exemple situé dans une partie centrale fixe du compresseur 12, c’est-à-dire débouchant au centre de la volute fixe 38. Les ports d’admission 42 permettent au fluide de pénétrer entre les volutes fixe 38 et mobile 40 pour être progressivement comprimé tout en étant entraîné vers la partie centrale du compresseur 12 d’où il sort par le port de refoulement 44. Pour cela, la volute mobile 40 présente un axe de rotation B qui est décalé radialement et parallèlement par rapport à l’axe longitudinal A. L'axe de rotation B de la volute mobile 40 tourne ainsi autour de l’axe de rotation A de l’arbre 20. La volute mobile 40 est en outre montée selon une liaison pivot de manière à être libre en rotation autour de son propre axe de rotation B. Le dispositif 10 comprend en outre une pièce intermédiaire 46, montée libre en rotation autour de l’arbre 20, pour guider la volute mobile 40, selon le mouvement désiré, dans la volute fixe 38. La pièce intermédiaire 46 comporte une pluralité de pions 48 d’axes D, parallèles aux premier et deuxième axes A, B, et recevant chacun en butée au moins un bord de la volute mobile 40. Compte tenu des asymétries apportées par la volute mobile 40, un tel mouvement génère un phénomène de balourd susceptible de provoquer des vibrations. Pour limiter ce phénomène, le dispositif 10 comprend avantageusement un organe de compensation de balourd 50, réalisé sous la forme d’une masse, le dispositif 10 étant configuré pour que l’organe 50 permette un équilibrage de l’entraînement de l’arbre 20. Un tel organe 50 permet en particulier d’équilibrer la rotation de l’arbre 20 lors de la rotation de la volute mobile 40 du compresseur. Cela sera évoqué à nouveau plus loin en relation avec un aspect particulier de l’invention. Le dispositif 10 présente une entrée 52 du fluide dans ledit boîtier 16, et une sortie 54 dudit fluide. Le fluide pénètre de la sorte dans le boîtier 16 par l’entrée 52, à basse pression, traverse axialement le moteur 18 puis le compresseur 12 dans lequel il pénètre par les orifices d’aspiration 42 et ressort par l’orifice de sortie 44 pour ressortir, à haute pression, par ladite sortie 54. Conventionnellement, la volute mobile 40 est montée sur un palier coaxial 58, entraîné dans son mouvement orbital par un pion 56, solidaire de l’arbre d’entraînement et orienté selon le deuxième axe B. Or, on a constaté qu’il était possible d’améliorer la coopération entre l’organe de compression mobile 40 qu’est ici la volute mobile 40 et l’organe de compression fixe 38 qu’est ici la volute fixe 38 en décalant l’axe du palier par rapport à celui du pion 56. Ce décalage permet d’augmenter la pression de contact dans la zone d’interface entre la volute mobile 40 et la volute fixe 38 et consécutivement l’étanchéité entre les chambres dudit dispositif. Conformément à l’invention et comme l’illustrent les figures 1 et 2, on comprend que l’arbre 20 porte le pion 56, ledit pion 56 étant décalé parallèlement au premier axe A. Préférentiellement, le pion 56 s’étend à partir d’une extrémité distale 57 de l’arbre 20. Il peut être issu de matière dudit arbre 20 ou rapporté à celui-ci, comme c’est le cas sur la FIG. 1 . Selon l’invention, le palier 58 porte le deuxième organe de compression, ici la volute mobile 40. Ce palier 58 comporte une bague intérieure 60 destinée à être entraînée en rotation par l’arbre d’entraînement 20. La bague intérieure 60 comporte un alésage excentré 62 par rapport au deuxième axe B, qui est reçu sur ledit pion 56. La bague intérieure 60 du palier 58 est de la sorte rapportée sur le pion 56 sans pièce intermédiaire. L’alésage 62 et le pion 56 sont orientés selon un axe C, qui en tant qu’axe du pion 56, est décalé parallèlement au premier axe A, et en tant qu’axe de l’alésage, est décalé par rapport au deuxième axe B. Comme illustré à la FIG. 3 , le palier 58 est avantageusement un palier à billes 59 ou à rouleaux La bague intérieure 60 s’étend en continuité entre l’alésage 62 une surface de contact 78 des billes 59 ou rouleaux. Elle présente ici deux faces planes 80, 82 opposées reliées entre elle, intérieurement, par des parois 84 dudit alésage 62 et/ou, extérieurement, par un bord au niveau duquel se trouve ladite surface de contact 78. Ledit bord présente une piste pour lesdites billes 59 ou rouleaux. En ce qui concerne le montage du palier 58, l’alésage 62 de la bague intérieure 60 est monté tournant sur le pion 56 de l’arbre 20. La volute mobile 40 comporte un alésage 64 recevant une bague extérieure 66 du palier, qui est monté tournante par rapport à la bague intérieure 60. La volute mobile 40 est plus particulièrement portée par une plaque 74 qui est solidaire de la bague extérieure 66 du palier 58. C’est cette plaque 74 qui est limitée dans le mouvement de translation circulaire par l’intermédiaire de la pluralité de pions 48 d’axes D parallèles aux premier et deuxième axes A, B et dans le cas présent aussi à l’axe C, et qui sont reçus en butée contre au moins un bord 76 de la plaque 74. Sans limitation de l’invention, celle-ci trouverait à s’appliquer à tout autre type dispositif de compression comprenant un compresseur comportant un organe de compression mobile coopérant selon un mouvement orbital avec un organe de compression fixe. Ainsi, comme l’illustre la FIG. 5 , le compresseur 12 peut être un compresseur à piston roulant, comportant un piston roulant mobile 40 selon un mouvement orbital dans un cylindre 38. Dans ce cas, le cylindre 38 comporte comme dans le cas précédent un port d’admission 42 et un port de refoulement 44. Les ports 42 et 44 débouchent dans une paroi interne 69 du cylindre 38. Les ports 42, 44 sont séparés par une languette 67 qui est rappelée élastiquement au contact du piston roulant 40, Le piston 40 et le cylindre 44 définissent mutuellement deux chambres successives 68, 70 de compression du fluide qui sont séparées par une zone d’interface 72 entre le piston roulant 40 et le cylindre 38, et agencées entre le port d’admission 42 et le port de refoulement 44. La zone d’interface 72 est mobile avec le piston roulant 40 de manière à refouler les gaz vers la sortie 44 du compresseur 12. Comme illustré aux figures 1 et 4, l’organe 50 de compensation de balourd est avantageusement reçu sur le pion 52 entre l’extrémité distale 57 de l’arbre d’entraînement 20 et le palier 58. L’organe de compensation de balourd 50 comprend à cet effet un perçage 86 qui est traversé par le pion 52. Plus particulièrement, l’organe de compensation de balourd comporte une masselotte 88 et un moyeu d’entraînement qui porte la masselotte 88 et comporte le perçage 86. Comme on le voit à la FIG. 1 , la masselotte comporte à une de ses extrémités axiales un évidement 92 destiné recevoir avec jeu une partie du palier 58, et à une extrémité opposée un évidement 94 destiné recevoir l’extrémité distale de l’arbre d’entraînement 20. Ceci permet à l’organe de compensation de balourd de ne pas augmenter sensiblement l’encombrement axial du dispositif 10. Dispositif (10) de compression d’un fluide, notamment pour circuit de thermorégulation, ledit dispositif (10) comprenant : - un premier organe de compression (38) dudit fluide, orienté selon un premier axe (A), - un arbre d’entraînement (20), coaxial au premier axe (A), ledit arbre portant un pion (56), décalé parallèlement au premier axe (A), - un deuxième organe de compression (40) dudit fluide, orienté selon un deuxième axe (B), décalé parallèlement au premier axe (A), ledit deuxième organe de compression (40) étant destiné à coopérer avec ledit premier organe de compression (38) selon un mouvement orbital, - un palier (58) portant ledit deuxième organe de compression (40) et comportant une bague intérieure (60) destinée à être entraînée en rotation par ledit arbre d’entraînement (20), ladite bague intérieure (60) comportant un alésage (62) reçu sur ledit pion (56), ledit alésage (60) et ledit pion (56) étant d’axe (C) décalé parallèlement au premier axe (A) et au deuxième axe (B). Dispositif (10) de compression d’un fluide, dans lequel la coopération du deuxième organe de compression (40) avec le premier organe de compression (38) détermine des chambres de compression du fluide séparées par une zone d’interface entre le deuxième organe (40) et une paroi interne du premier organe (38) de compression, ladite zone d’interface étant mobile avec ledit deuxième organe de compression (40). Dispositif (10) de compression d’un fluide selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’alésage (62) de la bague intérieure (60) est monté tournant sur le pion (56) de l’arbre (20). Dispositif (10) de compression d’un fluide selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième organe de compression (40) comporte un alésage (64) recevant une bague extérieure (66) du palier (58), monté tournante par rapport à la bague intérieure (60), Dispositif (10) de compression d’un fluide selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième organe de compression (40) est un piston roulant et le premier organe de compression (38) est un cylindre. Dispositif (10) de compression d’un fluide selon la revendication précédente, dans lequel le cylindre comporte un port d’admission (42) et un port de refoulement (44), débouchant dans une paroi interne (69) dudit cylindre, et séparés par une languette (67) rappelée élastiquement au contact dudit piston roulant (40). Dispositif (10) de compression d’un fluide selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième organe de compression (40) est une volute mobile en forme de spirale et le premier organe de compression (38) est une volute fixe en forme de spirale dans laquelle est engagée la volute mobile. Dispositif (10) de compression d’un fluide selon la revendication précédente, comportant un port d’admission (42) débouchant à l’extérieur de la volute fixe (38) et un port de refoulement (44) qui débouche au centre de la volute fixe (38). Dispositif (10) de compression d’un fluide selon l’une des revendications 7 ou 8, dans lequel la volute mobile (40) est portée par une plaque (74) solidaire de la bague extérieure (66) du palier (58), ladite plaque (74) étant limitée dans un mouvement de translation circulaire par l’intermédiaire d’une pluralité de pions (48) d’axes (D) parallèles aux premier, deuxième et troisième axes (A, B, C), recevant chacun en butée au moins un bord (76) de la plaque (74). Dispositif (10) de compression d’un fluide selon l’une des revendications précédentes, comprenant un organe (50) de compensation de balourd qui est reçu sur ledit pion (56) entre une extrémité distale (57) dudit arbre d’entraînement (20) et ledit palier (58).