FR2821125A1 - Compresseur a deplacement variable - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un compresseur à déplacement variable.Le compresseur à déplacement variable comprend une poulie (11) et un moyeu (12) qui est fixé à un arbre (1). La poulie et le moyeu sont connectés au moyen d'un élément élastique en forme de plateau (13). Lorsqu'un couple est exercé sur la poulie (11), l'élément élastique en forme de plateau (13) se déforme de manière élastique dans une direction circulaire. En conséquence, un point sur la poulie (11) et un autre point sur le moyeu (12), lorsqu'on les compare à un état de couple égal à zéro, se décalent de manière angulaire l'un par rapport à l'autre. En mesurant l'amplitude de ce décalage angulaire à l'aide de deux détecteurs, il est possible de calculer l'amplitude du couple qui est exercé sur le compresseur.
Description
pilotage électronique (14) précité.
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COMPRESSEUR A DEPLACEMENT VARIABLE
D O MAIN E D E L' INVENTION
La présente invention concerne un compresseur à déplacement variable destiné à étre utilisé dans un appareil de climatisation pour véhicule. Plus particulièrement, la présente invention concerne un compresseur à déplacement variable qui est équipé de moyens de détection de couple qui, grâce à un principe simple et direct, peuvent
détecter l'amplitude de charge de couple du compresseur.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
Dans un circuit de réfrigération d'un appareil de climatisation pour véhicule, un compresseur à déplacement variable commandé de l'extérieur, du type à plateau oscillant est souvent utilisé. L'amplitude du déplacement de ce compresseur est déterminée par la pression de réfrigérant dans un carter de moteur introduite à partir d'une chambre d' évacuation du compresseur sou s l' action de commande d' un signal extérieur. Selon l' amplitude de la pression du carter de moteur, l' angle d'inclinaison du plateau oscillant dans le compresseur varie. De plus, le déplacement du compresseur est uniquement commandé par l'angle 2 o d'inclinaison du plateau oscillant. Ainsi, le signal extérieur peut commander l' amplitude du déplacement du compresseur, via une commande sur une soupape de commande qui ajuste la quantité d'introduction de réfrigérant à partir de la chambre d'évacuation dans le
carter de moteur.
L'amplitude objective du déplacement a besoin d'étre déterminée en réponse à une charge de l'appareil de climatisation. L'amplitude de la charge de climatisation, c'est-à-dire la charge de couple du compresseur, varie à chaque instant. En conséquence, la sortie du moteur du véhicule destinée à entrainer le compresseur a besoin d'étre 3 0 commandée en réponse à la variation de charge de couple du compresseur. Ainsi, il apparait clairement un besoin de détecter le
couple du compresseur.
Jusqu'ici, plusieurs procédés pour mesurer le couple d'entrainement du compresseur ont été proposés. Un procédé connu 3 5 consiste à calculer indirectement le couple à partir de valeurs de plusieurs paramètres détectés physiquement concernant le cTrcuit de
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réfrigération, tels que la pre ssion d' aspiration, la température d'aspiration ou la pression d'évacuation du compresseur. Un procédé direct pour détecter la couple du compresseur est également décrit dans
la publication de brevet japonais Hei 5-164045.
Dans cette publication est décrit un procédé pour détecter le couple de compression consistant à détecter une magnétostriction de la membrane magnétique entrelacée autour de l'arbre du compresseur qui présente une légère déformation de torsion. Cependant, selon cette invention, étant donné que les détecteurs magnétiques doivent être assemblés à l'intérieur de la partie cylindrique du logement avant, cela
entraine une augmentation du coût de fabrication.
La présente invention propose un procédé destiné à détecter le couple du compresseur qui est bon marché pour l'assemblage et dont le
principe est plus simple.
RESUME DE L'INVENTION
L'objet de la présente invention est de proposer un compresseur à déplacement variable équipé d'un moyen de détection de couple qui peut étre fixé au corps du compresseur et qui fonctionne en se basant
sur un principe simple.
Selon la présente invention, le compresseur présente un élément élastique en forme de plateau qui connecte une poulie et un moyeu de manière centrale. Sur une surface de fond d'un espace vide de la poulie est fixé un premier aimant, et sur la surface latérale du logement avant du moyeu est fixé un second aimant. Dans un état o le compresseur est arrété, les deux aimants sont situés sur une méme ligne radiale. De plus, dans l'espace vide de la poulie, deux détecteurs magnétiques dont les positions radiales correspondent aux deux aimants mentionnés ci dessus respectivement, sont fixés au logement avant. Ces détecteurs 3 0 magnétiques sont situés sur une méme ligne radiale. Lorsque le compresseur est entrainé, la poulie et le moyeu sont entrainés. Ensuite, l'élément élastique en forme de plateau, qui intervient entre la poulie exerçant la force de rotation sur l'élément élastique en forme de plateau et le moyeu chargé de la charge de climatisation, c'est-à-dire la charge de couple du compresseur, commence à déformer de manière élastique dans une direction circulaire généralement proportionnellement à l' amplitude du couple. La déformation élastique circulaire se présente
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sous la forme d'un décalage angulaire entre les positions des deux aimants. En conséquence, il apparâît un décalage de temps entre le moment o un aimant passe sur le détecteur magnétique correspondant et le moment o un autre aimant passe sur un autre détecteur magnétique. Il est possible de connâître l'amplitude du couple
du compresseur à partir de l' amplitude de ce décalage de temps.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de cette invention
ressortiront de la description suivante de modes de réalisation préférés
en faisant rétérence aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un compresseur à déplacement variable selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation du compresseur de la figure 1 dans la direction indiquée par Z sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un compresseur à déplacement variable selon un second mode de réalisation de la présente invention; et la figure 4 est un schéma de principe du chemin de transmission
du couple.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PREFERES.
Sur la figure 1, un compresseur à déplacement variable du type à plateau oscillant A selon la présente invention est représenté. Le carter du compresseur A comprend un logement avant 2, un bloc cylindres 3 et une culasse 4. Un arUre d'entrâînement 1 est prévu de manière à
passer à travers le centre du logement avant 2 et du bloc cylindres 3.
L' arbre d' entrâînement 1 est supporté de manière rotative par le logement avant 2 et le bloc cylindres 3 via des paliers 20 et 21. Dans le bloc cylindres 3, une pluralité d'alésages de cylindre 3a sont prévus de manière équiangle autour d'un axe X de l'arbre d'entrâînement 1. Dans
chacun des alésages de cylindre 3a, un piston 9 est monté coulissant.
Les pistons 9 sont capables de mouvements de va-et-vient le long de la direction parallèle à l'axe X. A l'arbre d'entrâînement 1, un rotor 6 est fixé de manière à pouvoir tourner conjointement avec lui. Le logement avant 2 et le bloc cylindres 3 définissent entre eux un carter de moteur 5. A l'intérieur du carter de moteur 5 est disposé un plateau oscillant 7 ayant un trou de
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pénétration 7c au niveau de sa partie centrale, à travers lequel l'arUre d'entrâînement 1 pénètre. Le trou de pénétration 7c du plateau oscillant 7 présente une forme complexe de manière à permettre le changement de l'angle d'inclinaison du plateau oscillant 7 par rapport à l' axe X. Le rotor 6 et le plateau oscillant 7 sont connectés via un mécanisme de charnière 18. La partie circonférentielle du plateau oscillant 7 a la forme d'un disque plan, et est connecté de manière coulissante à des
parties de quene des pistons 9 via des paires de patins 8.
Autour de la partie cylindrique 2a du logement avant 2, une lo poulie 11 est montée rotative via un palier 22. A la poulie 11, la partie radialement extérieure d'un élément élastique en forme de plateau 13 est fixée au moyen de vis 13a, et la partie radialement intérieure de l'élément élastique en forme de platea 13 est. à son tour, fixée à un moyeu 12 au moyen de rivets 13b. Le moyeu 12 est fixé à l'arUre
d'entrâînement 1 en utilisant une clé (non représentée).
Lorsque l'arbre d'entrâînement 1 est entrâîné par une source de courant extérieure (non représentée), le rotor 6 tourne également autour de l'axe X coujointement avec l'arbre d'entrâînement 1. La plateau oscillant 7 est également mis en rotation par le rotor 6 via le mécanisme de charnière 18. De manière simultanée avec la rotation du plateau oscillant 7, la partie circonférentielle du plateau oscillant 7 présente un mouvement d'oscillation. Seule une composante du mouvement dans la direction axiale parallèle à l' axe X de la partie circonférentielle vacillante du plateau oscillant 7 est transférée aux pistons 9 via les patins de 2 5 coulissement 8. En conséquence, les pistons 9 effectuent des mouvements de va-et-vient à l'intérieur de chaque alésage de cylindre 3 a. Enfin, c' est un principe bien connu de fonctionnement d' un circuit de réfrigération que de répéter l'introduction du réfrigérant à partir d'un circuit de réfrigération extérieur (non représenté) dans la chambre de 3 o compression 3b qui est définie par le fond de piston du piston 9, l'alésage de cylindre 3a et un plateau de soupape 19, et compresser ensuite le réfrigérant à l'aide du piston alternatif 9, puis évacuer le
réfrigérant vers le circuit de réfrigération extérieur.
L'amplitude du déplacement du compresseur A est commandée par l'amplitude de pression dans le carter de moteur 5. A son tour, la pression dans le carter de moteur 5 est commandée par une soupape de commande 1O prévue dans la culasse 4. La fonction de la soupape de
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commande 10 est bien connue dans l'art. On se rétèrera, par exemple,
au brevet US 5 145 326.
Comme on l'a décrit ci-dessus, dans le compresseur A selon la présente invention, l'élément élastique en forme de plateau 13 connecte la poulie 11 et le moyeu 12 de manière concentrique. Sur une surface de fond llc d'un espace vide llb de la poulie 11 est fixé un premier aimant 14, et sur la surface latérale du logement avant 12a du moyeu 12 est fixé un second aimant 15 qui fait saillie à travers d'un trou oblong 1 la prévu sur le fond 1 lc de l'espace vide 1 lb. Dans un état o le compresseur est arrêté, les deux aimants 14, 15 sont situés sur une même ligne radiale. De plus, dans l'espace vide llb de la poulie 11, deux détecteurs magnétiques 16, 17 dont les positions radiales correspondent aux deux aimants mentionnés ci-dessus 14, 15 respectivement, sont fixés au logement avant 2. Ces détecteurs
magnétiques 16, 17 sont situés sur une même ligne radiale.
En faisant rétérence à la figure 2, lorsque le compresseur A est entrâîné, la poulie 11 et le moyeu 12 sont mis en rotation. Ensuite, l'élément élastique en forme de plateau 13, qui se trouve entre la poulie 11 et le moyeu 12 chargé de la charge de compression, commence à se 2 o déformer de manière élastique dans une direction circulaire généralement proportionnellement à l'amplitude du couple. Cette déformation élastique circulaire se présente sous la forme d'un décalage angulaire entre les positions des deux aimants 14, 15. En conséquence, il apparâît un décalage de temps entre le moment o un 2 5 signal est généré lorsque l'aimant 14 passe au-dessus du détecteur magnétique correspondant 16 et le moment o un signal est généré lorsque l'autre aimant 15 passe au- dessus de l'autre détecteur magnétique 17. En préparant à l'avance dans une mémoire un tableau de relation s entre l' amplitude du couple réel et l' amplitud e du décalage de temps, ou en préparant une formule de calcul pour calculer la valeur de couple en se basant sur l' amplitu de détectée du décalage de temp s, il est possible de connâître l' amplitude du couple du compresseur à partir
de l'amplitude de ce décalage de temps.
Sur la figure 3, un compresseur A' selon un second mode de réalisation de la présente invention est représenté. La différence entre la figure 1 et la figure 3 se situe au niveau des positions du second aimant ' et du second détecteur magnétique 17'. Sur la figure 3, le second
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aimant 15' est fixé sur une surface d'extrémité la de l'arbre 1 dans une position décalée par rapport à l'axe X, et le second détecteur magnétique 17' est monté à l'intérieur d'un alésage central 3b du bloc
cylindres 3.
Sur la figure 4, un schéma de principe conceptuel est représenté. La poulie 11 est mise en rotation au moyen d'une source d'entrainement extérieure (moteurl. Un chemin comprenant la poulie 11, l'élément élastique en forme de plateau 13, le moyeu 12, l'arUre 1 et le rotor 6 constitue le chemin de transmission du couple. On le
désignera par la suite par "mécanisme de transmission du couple 50".
Le rotor 6 transmet le couple à un mécanisme de va-et-vient 40 comprenant le plateau oscillant 7, les patins 8 et les pistons 9, qui convertit le mouvement de rotation en mouvement de va-et-vient des
pistons 9.
Dans les modes de réalisation de la présente invention, un couple d'aimants et un couple de détecteurs magnétiques sont utilisés. Bien entendu, d'autres moyens, tels que des moyens optiques, pour générer les deux signaux de temps peuvent être utilisés. Dans ce cas, un couple de détecteurs optiques fixés sur le corps du compresseur et un couple de marquages optiques fixés au fond de l'espace vide de la poulie 11 et sur la surface latérale du logement avant du moyeu 12 peuvent être utilisés à la place des dispositifs magnétiques. L'idée de la présente
invention est la suivante.
Lorsque le compresseur est entrâîné, un premier point sur la 2 5 poulie 1 1 et un autre second point sur le moyeu 12 ou l'arUre 1 tournent et dessinent deux orUites concentriques. Un premier détecteur S1 est fixé sur une position dans laquelle le premier point sur la poulie 11 se rapproche et passe à chaque fois que le premier point tourne. Un autre second détecteur S2 est fixé sur une position dans laquelle le second point du moyeu 12 ou de l'arbre 1 se rapproche et passe à chaque fois que le second point tourne. Le premier détecteur S1 détecte le temps de passage du premier point et génère un premier signal de temps T1, et le second détecteur S2 détecte le temps de passage du second point et génère ce second signal de temps T2. Les positions des détecteurs S1 et S2 sont telles que le signal de temps T1 et le signal de temps T2 coïncident lorsque le couple est égal à zéro. Puisque la poulie 11 et le moyeu 12 sont connectés au moyen de l'élément élastique en
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forme de plateau 13, l'amplitude du couple est généralement proportionnelle à l' amplitude de la déformation dans la direction circulaire de l'élément élastique en forme de plateau 13. Lorsqu'un couple est exercé sur l'ensemble du mécanisme de transmission du couple 50, la déformation circulaire se présente sous la forme d'un décalage de temps entre les signaux de temps T1 et T2. A partir de l'amplitude de ce décalage de temps, il est possible de connâître
l'amplitude du couple.
Etant donné que les moyens de détection de couple de la présente o invention ne dépendent pas de la structure interne du compresseur, ils peuvent être appliqués à un autre type de compresseur, tel qu'un compresseur à déplacement variable du type à plateau oscillant, un compresseur à déplacement variable du type à spirale ou un compresseur à déplacement variable du type à aubes. Ainsi, la zone de texte située complètement à droite sur la figure 4 peut être remplacée par une zone de texte "Mécanisme de compression 40"' plus générale qui représente l'un des mécanismes de compression parmi le compresseur du type à plateau oscillant, le compresseur du type à
spirale ou le compre s seu r du type à au be s.
2 0 Ainsi, le compresseur de la présente invention peut mesurer
l'amplitude de couple plus directement et simplement.
Bien que la présente invention ait été décrite en détail en relation
avec un mode de réalisation préféré, elle n'est pas limitée à celui-ci.
L'homme du métier comprendra que des variations et des modifications
peuvent être apportées sans s'éloigner du cadre de l'invention.
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Claims (8)
1. Compresseur à déplacement variable (A) comprenant: un logement avant (2); un bloc cylindres (3) contenant des pistons t9); une culasse (4); un mécanisme de transmission de couple (50) comprenant une poulie (11), un élément élastique en forme de plateau (13), un moyeu (12), un arbre (1) et un rotor (6); un mécanisme de va-et-vient (40) qui reçoit un couple à partir dudit mécanisme de transmission du couple (50) et le convertit en lo mouvement de va-et-vient des pistons (9) afin d'aspirer, de comprimer et d'évacuer du réfrigérant; des moyens de détection de couple comprenant un premier détecteur (S1) et un second détecteur (S2), tous deux fixés audit logement avant (2); caractérisé en ce que: ledit élément élastique en forme de plateau (13) se déforme dans une direction circulaire lorsque ledit compresseur est entrâîné par une source d'entrâînement extérieure de manière à provoquer un décalage angulaire de rotation entre ladite poulie (11) et ledit moyeu (12) d'une manière telle que le degré de déformation circulaire soit généralement proportionnel à une amplitude de couple, et ledit premier détecteur (S 1) génère un signal de temps (T 1) indiquant le passage proche d'un premier point sur ladite poulie (11) et ledit détecteur (S2) génère un autre signal de temps (T2) indiquant le passage proche d'un second point sur ledit moyeu (12), de sorte qu'à partir de la quantité de décalage de temps entre lesdits signaux de temps (T 1 et T2) qui est provoqué par ledit décalage angulaire de
rotation, il est possible de connâître l'amplitude du couple.
2. Compresseur à déplacement variable (A') comprenant: un logement avant (2); un bloc cylindres (3) contenant des pistons (9); une culasse (4); un mécanisme de transmission de couple (50) comprenant une poulie (11), un élément élastique en forme de plateau (13), un moyeu (12), un arbre (1) et un rotor (6);
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un mécanisme de va-et-vient (40) qui reçoit un couple à partir dudit mécanisme de transmission du couple (50) et le convertit en mouvement de va-et-vient des pistons (9) afin d' aspirer, de comprimer et d'évacuer du rétrigérant; des moyens de détection de couple comprenant un premier détecteur (S1) qui est fixé audit logement avant (2) et un second détecteur (S2') qui est fixé dans un alésage central (3b) dudit bloc cylindre (3); caractérisé en ce que: lo ledit élément élastique en forme de plateau (13) se déforme dans une direction circulaire lorsque ledit compresseur est entrâîné par une source d'entrâînement extérieure de manière à provoquer un décalage angulaire de rotation entre ladite poulie (11) et ledit arbre (1) d'une manière telle que le degré de déformation circulaire soit généralement proportionnel à une amplitude de couple, et ledit premier détecteur (S1) génère un signal de temps (T1) indiquant le passage proche d'un premier point sur ladite poulie (11) et ledit détecteur (S2') génère un autre signal de temps (T2'J indiquant le passage proche d'un second point situé sur une surface d'extrémité dudit arbre (1), de sorte qu'à partir de la quantité de décalage de temps entre lesdits signaux de temps (T1 et T2) qui est provoqué par ledit décalage angulaire de rotation, il est possible de connâître l'amplitude
du couple.
3. Compresseur à déplacement variable selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que: sur ledit premier point sur ladite poulie (11) est fixé un premier aimant (14), et sur ledit second point sur ledit moyeu (12) est fixé un second aimant ( 15), et en ce que lesdits détecteurs (S 1 et S2)
comprennent des détecteurs magnétiques (16, 17).
4. Compresseur à déplacement variable selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que: sur ledit premier point sur ladite poulie (11) est fixé un premier aimant (14), et sur ledit second point sur une surface d'extrémité dudit arbre (1) est fixé un second aimant (15'), et en ce que lesdits détecteurs
(S1 et S2') comprennent des détecteurs magnétiques (16, 17').
5. Compresseur à déplacement variable selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que:
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sur ledit premier point sur ladite poulie (11) est imprimé un premier marquage optique, et sur ledit second point sur ledit moyeu (12) est imprimé un second marquage optique, et en ce que lesdits
détecteurs (S1, S2) comprennent des détecteurs optiques.
6. Compresseur à déplacement variable selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que: sur ledit premier point sur ladite poulie ( 11) est imprimé un premier marquage optique, et sur ledit second point sur une surface d'extrémité dudit arbre (1) est imprimé un second marqu age optique, et o en ce que lesdits détecteurs (S 1, S2') comprennent des détecteurs optiques.
7. Compresseur à déplacement variable (A) comprenant: un carter; un mécanisme de transmission de couple (50) comprenant une poulie (11), un élément élastique en forme de plateau (13), un moyeu (12) et un arUre (1); un mécanisme de compression (40') qui reçoit un couple à partir dudit mécanisme de transmission de couple (50) et le convertit en actions d'aspiration, de compression et d'évacuation du réfrigérant; 2 0 des moyens de détection de couple comprenant un premier détecteur (S 1) et un second détecteur (S2), tous deux fixés audit logement avant (2); caractérisé en ce que: ledit élément élastique en forme de plateau (13) se déforme dans une direction circulaire lorsque ledit compresseur est entraîné par une source d'entrâînement extérieure de manière à provoquer un décalage angulaire de rotation entre ladite poulie (11) et ledit moyeu (12) d'une manière telle que le dogré de déformation circulaire soit généralement proportionnel à une amplitude de couple, et ledit premier détecteur (S1) génère un signal de temps (T1) indiquant le passage proche d'un premier point sur ladite poulie (11) et ledit détecteur (S2) génère un autre signal de temps (T2) indiquant le passage proche d'un second point sur ledit moyeu (12) de sorte qu'à partir de la quantité de décalage de temps entre lesdits signaux de 3 5 temps (T 1 et T2) qui est provoqué par ledit décalage angulaire de
rotation, il est possible de connâître l'amplitude du couple.
8. Compresseur à déplacement variable (A') comprenant:
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un carter; un mécanisme de transmission de couple (50) comprenant une poulie (11), un élément élastique en forme de plateau (13), un moyeu (12) et un arbre (1); un mécanisme de compression (40') qui reçoit un couple à partir dudit mécanisme de transmission de couple (50) et le convertit en actions d'aspiration, de compression et d'évacuation du réfrigérant; des moyens de détection de couple comprenant un premier détecteur (S 1) qui est fixé audit logement avant (2) et un second l o détecteur (S2') qui est fixé dans un alésage central (3b) dudit bloc cylindre (3); caractérisé en ce que: ledit élément élastique en forme de plateau (13) se déforme dans une direction circulaire lorsque ledit compresseur est entrainé par une source d'entrâînement extérieure de manière à provoquer un décalage angulaire de rotation entre ladite poulie (11) et ledit artre (1) d'une manière telle que le degré de déformation circulaire soit généralement proportionnel à une amplitude de couple, et ledit premier détecteur (S1) génère un signal de temps (T1) indiquant le passage proche d'un premier point sur ladite poulie (11) et ledit détecteur (S2') génère un autre signal de temps (T2') indiquant le passage proche d'un second point situé sur une surface d'extrémité dudit arbre (1) de sorte qu'à partir de la quantité de décalage de temps entre lesdits signaux de temps (T1 et T2') qui est provoqué par ledit décalage angulaire de rotation, il est possible de connâître l'amplitude
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