FR2841942A1 - Machine a piston alternatifs, en particulier compresseur, de preference pour l'installation de climatisation d'un vehicule automobile, avec un carter et au moins un couvercle de carter - Google Patents
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Abstract
Machine à pistons alternatifs, en particulier compresseur, de préférence pour l'installation de climatisation d'un véhicule automobile, avec un carter et au moins un couvercle de carter, l'unité de travail comprenant les pistons étant disposée et réalisée dans le carter et la zone d'aspiration et la zone d'évacuation dans le au moins un couvercle de carter ou un palier d'arbre avant et moyennant quoi l'assemblage vissé est réalisé sous la forme d'un écrou à bague ou d'un filetage agissant entre le carter et le couvercle du carter.
Description
L'invention concerne une machine à pistons alternatifs, en particulier un
compresseur, de préférence pour l'installation de climatisation d'un véhicule automobile, avec un carter et au moins un couvercle de carter, moyennant quoi l'unité de travail comprenant les pistons est disposée et réalisée dans le carter et la zone d'admission et la zone d'échappement dans le couvercle de carter ou bien un palier d'arbre avant et moyennant quoi le couvercle de carter est
vissé avec le carter.
Les machines à pistons alternatifs du type selon l'invention sont déjà connues. Dans le cas présent, il peut s'agir par exemple d'un compresseur, ainsi par exemple d'un compresseur pour l'installation de climatisation d'un véhicule automobile. De tels compresseurs sont appelés généralement compresseurs de climatisation et comprennent un carter, qui inclut une unité de compresseur et de pompe entraînée par l'extérieur. L'unité de compresseur conçue par exemple comme une machine à piston axial comprend à son tour au moins un piston, qui peut être déplacé d'un côté et de l'autre dans un bloc-cylindres. Un tel compresseur est équipé habituellement de plusieurs pistons, qui sont déplacés d'un côté et de l'autre en direction de leur axe longitudinal en cas de rotation d'un disque récepteur par l'intermédiaire d'un disque à nutation ou lors du basculement d'un disque basculant ou d'une bague basculante, le disque en nutation étant logé dans le carter de façon solidaire en rotation dans le cas d'un disque en nutation. Le carter est terminé habituellement par au moins un couvercle de carter, qui est vissé par exemple avec le carter. Dans le cas présent, on peut utiliser pour l'assemblage vissé la forme d'un écrou à bague agissant entre le carter et le couvercle de carter ou d'un filetage unique ou d'une bague filetée séparée. Sur les compresseurs de climatisation avec des fonds, des couvercles ou des culasses alimentés en pression et vissés à l'intérieur, des forces axiales
élevés sont transmises par le filetage dans le carter.
Ces forces axiales génèrent en liaison avec des filetages pointus utilisés habituellement une pression
radiale par l'intermédiaire du filetage sur le carter.
Cette pression radiale sur le carter entraîne des tensions périphériques relativement élevées dans le carter et augmente le couple de frottement lors du vissage. En supplément, des tensions de chaleur sont superposées encore à ces forces en service et à l'arrêt. L'objectif de l'invention est de trouver un
compresseur qui ne présente pas ces inconvénients.
La machine à pistons alternatifs conforme à l'invention résout le problème mentionné plus haut par les caractéristiques de la revendication 1. Selon ces caractéristiques, le raccord vissé déjà réalisé dans l'état actuel de la technique est conçu de façon très particulière, c'est-à-dire sous la forme d'un filetage
en dents de scie.
Selon l'invention, on s'est aperçu qu'on peut également toujours visser le carter et le couvercle de carter, mais que les problèmes qui apparaissent dans l'état actuel de la technique peuvent être minimisés si
l'on utilise un filetage en dents de scie.
Le problème est donc résolu par une machine à pistons alternatifs, en particulier un compresseur, de préférence pour l'installation de climatisation d'un véhicule automobile, avec un carter et avec au moins un couvercle de carter, l'unité de travail comprenant les pistons étant disposée dans le carter, et dans le couvercle est disposé ou réalisé la zone d'admission ou d'échappement ou un palier avant et dans laquelle le couvercle de carter est vissé avec le carter, le raccord vissé étant conçu sous la forme d'un écrou annulaire ou d'un filetage agissant entre le carter et le couvercle de carter, le filetage étant un filetage
en dents de scie.
On préfère une machine à pistons alternatifs, sur laquelle des tensions périphériques ou de référence provoquées par le filetage en dents de scie dans la paroi de carter (et également dans le couvercle ou la bague à vis) dans le sens axial avec une charge de pression axiale sur le couvercle sont sensiblement réduites par rapport à un filetage pointu ou des
filetages similaires.
On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle le couple de vissage est sensiblement réduit par le filetage en dents de scie par rapport à un filetage pointu ou des filetages similaires. On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle les tensions de chaleur sont sensiblement réduites par le filetage en dents de scie sensiblement réduites par le filetage en dents de scie et la prétension est conservée par rapport à un
filetage pointu ou des filetages similaires.
Une machine à pistons alternatifs conforme à l'invention se caractérise par le fait que la forme en dents de scie de l'élément de construction avec une résistance de matériau sensiblement plus faible (culasse, par exemple en aluminium) est sensiblement plus large/plus grande que la forme en dents de scie de l'élément de construction avec une résistance du matériau nettement plus élevée (carter, par exemple en acier, etc.). On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle ce filetage a une longueur de filetage sensiblement réduite par rapport au filetage normal en dents de scie. Ceci entraîne des temps de fabrication plus courts. On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle le filetage a une pente sensiblement plus forte qu'un filetage standard en dents de scie, sans augmenter la
hauteur de la dent de filetage.
On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle le filetage permet des tolérances de fabrication nettement plus approximatives qu'un filetage en dents de scie standard. On préfère également une machine à piston alternatifs, sur laquelle la forme en dents de scie plus large est si large que le filetage peut servir également de surface pour serrer lors de l'usinage ultérieur de l'élément de
construction concerné.
On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle l'angle de flanc du filetage en dents d scie est < à 0 au lieu des 3 standard selon DIN 515, lorsque le/les éléments de construction avec filetage extérieur ("boulon") est/sont à base d'un matériau avec une dilatation thermique plus grande (par exemple aluminium) que le/les éléments de construction
avec filetage intérieur ("écrou", par exemple acier).
On préfère également une machine à pistons alternatifs, sur laquelle l'angle de flanc du filetage en dents de scie est supérieur à 0 , lorsque le/les élément(s) de construction avec filetage extérieur est/sont à base d'un matériau avec une dilatation thermique inférieure à l'élément/aux éléments de
construction avec filetage intérieur.
L'invention est décrite maintenant à l'aide des
figures.
La figure 1 montre un compresseur de climatisation avec
filetage sur la culasse.
La figure 2 montre la partie avant d'un compresseur
avec filetage sur le couvercle avant.
La figure 3 montre la représentation d'un filetage pointu. La figure 4 montre la représentation d'un filetage en
dents de scie.
La figure 5 montre la représentation d'un filetage en dents de scie particulier avec une denture large et une
denture étroite.
La figure 6 montre la représentation d'éléments de construction présentant une dilatation thermique différente. Sur la figure 1, on représente le carter d'un compresseur de climatisation et certains de ses éléments en coupe. Dans un carter 1, qui est fabriqué de préférence en acier ou à base de matériaux avec des propriétés de résistance similaires, est disposé un groupe moteur avec bloc-cylindres 2, dans lequel des pistons 3 faisant l'aller et venue aspirent des agents réfrigérants, les compriment et les ré-expulsent sous pression. Les pistons 3 sont couplés par des coussinets de piston 4 à un dispositif d'entraînement sous la
forme d'un disque basculant ou d'un bague basculante 5.
La bague basculante 5 est mise en rotation par un arbre d'entraînement 6 au moyen d'un entraîneur non représenté ici. La bague basculante 5 peut occuper différentes positions d'angle de pivotement tout en faire varier le volume engendré du compresseur. L'arbre d'entraînement 6 est entraîné au moyen d'un dispositif de poulie à courroie 7 dans la commande de courroie d'un moteur à combustion, comme ceci est classique dans le cas de compresseurs de climatisation pour des
véhicules automobiles.
Au dessus du bloc-cylindres 2 est disposée à l'intérieur du carter 1 une plaque porte-soupape 8 avec des soupapes d'admission et d'échappement non représentées ici dans le détail, moyennant quoi le piston 3 aspire dans un espace d'aspiration 10, au moyen de soupapes et d'orifice d'aspiration 9, des agents réfrigérants provenant d'une installation de climatisation, comprime l'agent réfrigérant à l'intérieur du bloc-cylindres 2 après une certaine rotation et le transporte par les orifices d'évacuation 11 et les soupapes d'échappement dans l'espace de pression 12. De là, l'agent réfrigérant est acheminé entre autres dans l'installation de climatisation. Par des vannes de réglage 13, qui sont disposées dans la zone de culasse du compresseur, de la haute pression venant de la zone de pression 12 peut être introduite dans l'espace de commande et la pression de l'espace de commande évacué à nouveau dans l'espace de basse pression 10. L'angle de pivotement du groupe moteur et donc le volume engendré sont alors réglés par le niveau
de la pression correspondante de l'espace de commande.
Entre le carter 1 qui, comme on l'a déjà mentionné, peut être fabriqué de préférence en acier ou dans des matériaux similaires et très résistants sur des compresseurs à C02 en raison de la pression élevée, et la culasse 15, qui peut être fabriquée dans un alliage d'aluminium, est disposé un assemblage fileté 14, qui permet de monter et de démonter l'ensemble de la culasse au moyen de ce filetage. Avec le réfrigérant C02, il apparaît des tensions à l'intérieur de la machine aussi bien en raison des hautes pressions allant jusqu'à 160 bars que des températures allant jusqu'à 130 Celsius, qui se font ressentir en fonction d la structure de filetage dans des tensions radiales et axiales. La dilatation thermique différente entre les matériaux du carter, comme l'acier ou similaire, et les matériaux de la culasse, comme l'aluminium,
représente un problème supplémentaire.
Sur la figure 2, on représente la partie de carter d'un autre compresseur, sur laquelle également la partie de carter avant est fermée par un couvercle. Le carter 20 sensiblement de forme tubulaire, en acier ou à base de matériaux similaires, est vissé au moyen d'un filetage 22 avec le couvercle de carter 21 avant. Dans la zone du couvercle de carter avant, on peut disposer par exemple un logement d'arbre (non représenté ici) et également un système d'étanchéité d'arbre. Le couvercle de carter avant peut également être à base d'un matériau d'acier ou également à base d'un alliage d'aluminium. Le carter de couvercle avant contient en certains endroits des systèmes de fixation sous la forme d'oeillets de fixation 23, par lesquels le compresseur peut être fixé au moyen des ouvertures 24 sur des supports appropriés du moteur automobile. Ce filetage 22 situé dans la zone avant du compresseur est également exposé à des tensions correspondantes en raison des pressions de l'espace de commande et des contraintes de température, même si elles ne sont pas aussi élevées que du côté de la culasse, o, par exemple sur la figure 1 dans la zone de pression 12, la haute pression agit sur la culasse 15 et tente de
l'expulser vers l'extérieur en appuyant dessus.
Sur la figure 3 est représenté un filetage pointu
normal, qui est prévu surtout pour de telles fixations.
En fonction de l'angle de filetage 30 qui est d'environ , les forces axiales sont appliquées par les angles du filetage dans le carter, par exemple par des pressions agissant dans le sens axial sur la culasse, et génèrent a cet endroit des tensions axiales et radiales. Sur la figure 4 est représenté un filetage en dents de scie, qui est utilisé dans l'univers des professionnels principalement pour la transmission de forces par une broche de mouvement dans une seule direction d'axe, par exemple dans le cas de presses à broche percutante. Selon l'invention, ce filetage en dents de scie présente un avantage particulier également pour la fixation des parties de compresseur décrites plus haut. L'utilisation d'un tel filetage en dents de scie permet de réduire aussi bien le couple de vissage lors du montage que la pression radiale sur le carter lorsque le compresseur fonctionne et donc les
tensions de référence dans la zone filetée du carter.
Du fait de la contrainte plus faible du carter et du couple de vissage inférieur pour un cot de fabrication identique, on peut avoir des épaisseurs de paroi plus
faibles dans le carter et des filetages plus courts.
Ceci s'accompagne de gains de poids.
Une autre réalisation conforme à l'invention d'un filetage en dents de scie pour des applications sur un compresseur de climatisation est représentée sur la
figure 5.
Sur la figure 5, le filetage correspondant en dents de scie du carter 51, qui est à base du matériau d'acier décrit plus haut, est équipé avec des dents de filetage 50 étroites en conséquence, alors que la culasse 52 à base d'un alliage d'aluminium est équipée de dents de filetage 53 larges et conçues en fonction
de la plus faible résistance du matériau d'aluminium.
Ceci veut dire que, selon l'invention, un filetage en dents de scie standard est modifié de façon appropriée pour une meilleure charge des matériaux dans le filetage du carter. Cette modification entraîne une pente plus forte du filetage et une réduction de la longueur de filetage, ce qui permet un temps de fabrication plus court lors de la fabrication du filetage. De même on peut avoir des tolérances plus approximatives comme par exemple pour le jeu (a). On peut trouver encore un autre avantage dans le fait que le filetage extérieur de la culasse peut être utilisé pour le serrage pour l'usinage ultérieur dans le cas de l'usinage ultérieur de la culasse compte tenu de la grande largeur de dent 54. Le filetage en dents de scie est orienté de telle sorte que par exemple la pression du compartiment de commande de même que la haute pression à l'intérieur de la culasse provenant de la direction 55 agit sur la culasse tout en comprimant les flanc verticaux du filetage de culasse et des filetage de carter les uns sur les autres. Ceci a pour conséquence que les forces de pression axiales sont transmises également principalement dans le sens axial et que les composantes radiales sont minimes par rapport à un filetage pointu, comme ceci est représenté
sur la figure 3.
Sur la figure 6, on représente des éléments de construction à base de matériaux présentant une dilatation thermique différente. L'élément de construction 60 représente par exemple le carter, alors que l'élément de construction 64 peut représenter par exemple une partie du bloc-cylindres et l'élément de construction 62 la culasse ou le couvercle du carter du compresseur. L'élément de construction 62 et l'élément de construction 60 sont reliés entre eux par un filetage en dents de scie 66 conforme à l'invention, alors qu'un centrage des éléments de construction 64 et 62 à l'intérieur de l'élément de construction 60 est représenté dans la zone 68. Si les éléments de construction 62 et 64 ont une dilatation thermique supérieure à l'élément de construction 60, on choisit un filetage en dents de scie avec un angle de flanc inférieur à O' au lieu de l'angle de flanc de 30 selon DIN 515. Dans le cas d'un réchauffement ou d'un refroidissement et de la présence d'un espace de dilatation dans le fond du filetage pour la dent de filetage qui s'engage, on n'obtient pas de variation de la prétension dans le cas o la direction du flanc du filetage est parallèle aux dilatations thermiques qui apparaissent dans la direction axiale et la direction radiale de l'élément de construction 64 et de l'élément de construction 62 déduction faite des dilatations
thermiques de l'élément de construction 60.
Si les éléments de construction 62 et 64 ont une dilatation thermique inférieure à l'élément de construction 60, on choisit un filetage en dents de scie avec un angle de flanc supérieur à 0 . Avec un réchauffement ou un refroidissement et la présence d'un espace de dilatation dans le fond du filetage pour la dent de filetage qui s'engage, on n'a pas de variation de la prétension dans le cas o la direction du flanc de filetage est parallèle aux dilatations thermiques qui apparaissent dans la direction axiale et la direction radiale de l'élément de construction 64 et de l'élément de construction 62 déduction faite des
dilatations thermiques de l'élément de construction 60.
Selon l'invention, l'angle de flanc standard du filetage en dents de scie de 30 selon DIN 515 est réduit de façon adéquate en fonction des dilatations thermiques des matériaux utilisés et de la géométrie des éléments de construction. Ceci présente l'avantage que les tensions thermiques sont encore réduites dans la zone de filetage et que la prétension dans la zone de filetage peut être conservée. Comme autres avantages, on obtient des sollicitations plus faibles du carter pour un cot de fabrication identique. De cette façon, on peut avoir des épaisseur de parois plus faibles dans le carter et des filetages plus courts, ce
qui s'accompagne de gains de poids.
Claims (14)
1. Machine à pistons alternatifs, en particulier un compresseur, de préférence pour l'installation de climatisation d'un véhicule automobile, avec un carter (1, 20, 51) et au moins un couvercle de carter (15, 21, 52) , l'unité de travail comprenant les pistons (3) étant disposée dans le carter (1, 20, 51), et dans le couvercle (15, 21, 52) est disposé ou réalisé la zone d'admission ou d'échappement ou un palier avant, et dans laquelle le couvercle de carter (15, 21, 52) est vissé avec le carter (1, 20, 51), le raccord vissé étant conçu sous la forme d'un écrou annulaire ou d'un filetage (14, 22) agissant entre le carter (1, 20, 51) et le couvercle de carter (15, 21, 52), caractérisé en ce que le filetage 14, 22 est un filetage en dents de scie.
2. Machine à pistons alternatifs selon la revendication 1, caractérisée en ce que des tensions périphériques ou de référence provoquées par le filetage (14, 22) sont sensiblement réduites dans la paroi de carter (et également dans le couvercle 15, 21, 52 ou la bague à vis) dans le sens radial avec une charge de pression axiale exercée sur le couvercle (15, 21, 52) par le filetage en dents de scie par rapport à
un filetage pointu ou un filetage similaire.
3. Machine à pistons alternatifs selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le couple de vissage par rapport à un filetage pointu ou des filetages similaires est sensiblement
réduit par le filetage en dents de scie.
4. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que les tensions de chaleur sont sensiblement réduites par le filetage en dents de scie et la prétension est conservée par rapport à un filetage
pointu ou des filetages similaires.
5. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconques des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'une nuisance sonore plus faible et un couple de vissage plus faible sont garantis par le filetage en dents de scie pour une dépense de fabrication identique par rapport à un filetage pointu
ou des filetages similaires.
6. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que le filetage en dents de scie permet d'avoir des épaisseurs de paroi plus faibles dans le carter (20, 51) et des longueurs de filetage plus courtes par rapport à un filetage pointu ou des filetages
similaires.
7. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que le filetage en dents de scie permet d'obtenir des gains de poids par rapport à un filetage pointu ou
des filetages similaires.
8. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que la forme en dents de scie (53) de l'élément de construction avec une résistance de matériau sensiblement plus faible (culasse 52, par exemple en aluminium) est sensiblement plus large / plus grande que la forme en dents de scie de l'élément de construction présentant une résistance du matériau sensiblement supérieure (carter 51, par exemple en
acier, etc.).
9. Machine à pistons alternatifs selon la revendication 8, caractérisée en ce que le filetage présente une longueur de filetage sensiblement réduite
par rapport à un filetage en dents de scie standard.
10. Machine à pistons alternatifs selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisée en ce que le filetage a une pente sensiblement plus forte
qu'un filetage en dents de scie standard.
11. Machine à pistons alternatifs selon la revendication 8 jusqu'à la revendication 10, caractérisée en ce que le filetage permet des tolérances de fabrication sensiblement plus approximatives qu'un filetage en dents de scie standard.
12. Machine à pistons alternatifs selon la revendication 8 jusqu'à la revendication 11, caractérisée en ce que la dent de scie (53) large est si large qu'elle peut servir également de surface pour le serrage lors de l'usinage ultérieur de l'élément de
construction correspondant.
13. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que l'angle de flanc du filetage en dents de scie est inférieur à O' au lieu des 3 standard selon DIN 515, parce que le/les élément(s) de construction avec filetage extérieur ("boulon") sont à base d'un matériau présentant une dilatation thermique plus grande (aluminium par exemple) que le/les élément(s) de construction avec un filetage intérieur ("écrou", par
exemple acier).
14. Machine à pistons alternatifs selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisée
en ce que l'angle de flanc du filetage en dents de scie est supérieur à O' lorsque le/les élément(s) de construction avec filetage extérieur sont à base d'un matériau présentant une dilatation thermique inférieure à l'élément/aux éléments de construction avec un
filetage intérieur.
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