FR2817011A1 - Dispositif de distribution et de regulation d'un fluide - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de distribution et de régulation d'un fluide, tel qu'un fluide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, qui est compact, de faible encombrement, simple, économique, sans risque de fuites, et agencé pour assurer une étanchéité parfaite sur au moins une des branches du circuit de refroidissement, par exemple la branche principale qui comporte le radiateur. Ce dispositif de distribution et de régulation (1) est caractérisé en ce qu'il comporte un obturateur (5) monté rotatif dans un corps (2), son axe de rotation étant confondu à celui dudit corps, cet obturateur (5) comportant un disque radial (51) pourvu d'ouvertures (52, 53) destinées à mettre en communication sélectivement une chambre de distribution (30) avec des conduits (41, 42, 43) reliés aux branches du circuit et en ce qu'au moins un des conduits (43) est orienté perpendiculairement à un plan passant par l'axe (A) dudit corps, l'obturateur (5) comportant un clapet radial (54) agencé pour obturer ce conduit perpendiculaire (43) dans une position prédéterminée dudit obturateur (5). Application : Industrie automobile et toute application hydraulique.

Description

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DISPOSITIF DE DISTRIBUTION ET DE REGULATION D'UN FLUIDE La présente invention concerne un dispositif de distribution et de régulation d'un fluide tel qu'un liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule automobile, comprenant un corps définissant au moins une chambre de distribution agencée pour recevoir ledit liquide de refroidissement en provenance du moteur et au moins deux conduits mettant en communication au moins deux branches dudit circuit de refroidissement avec ladite chambre de distribution, ce dispositif comportant également un obturateur mobile agencé pour mettre en communication sélectivement ladite chambre de distribution et lesdits conduits ainsi qu'un actionneur intégré audit corps et agencé pour commander en déplacement de manière prédéfinie ledit obturateur.
Un dispositif similaire est déjà décrit dans la demande FR 99/13243 déposée par le même titulaire. Il est conçu pour distribuer et réguler le fluide de refroidissement dans les différentes branches d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne en fonction du régime moteur. L'asservissement de ce dispositif est assuré par un calculateur qui reçoit notamment des informations relatives à la température du liquide de refroidissement et au régime moteur. Ce dispositif se différencie des vannes de l'état de la technique par le fait que l'actionneur de l'obturateur est intégré dans le corps du dispositif. Ceci a pour avantage d'offrir un dispositif compact, monobloc, de faible encombrement et sans problème de fuite. Il est, par ailleurs, conçu pour que le fluide de refroidissement du moteur arrive dans l'axe de sa chambre de distribution et soit distribué en périphérie de cette chambre dans les différentes branches du circuit de refroidissement. Ceci a pour avantage de pouvoir alimenter et réguler plusieurs branches dudit circuit hydraulique individuellement ou simultanément et de disposer d'un dispositif facilement évolutif pouvant s'adapter à diverses configurations de distribution.
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Néanmoins, cette distribution du liquide de refroidissement en périphérie de la chambre de distribution impose un obturateur cylindrique. Il est bien connu qu'il est difficile voire impossible de réaliser une bonne étanchéité sur un obturateur cylindrique. Si l'obturation d'au moins une des branches du circuit de refroidissement est nécessaire, alors il faut choisir des tolérances de montage serrées de l'obturateur dans la chambre de distribution. Ceci génère des forces de frottement qui se répercutent sur l'actionneur de l'obturateur et affecte son rendement.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de distribution et de régulation d'un fluide agencé pour offrir les mêmes avantages que celui décrit ci-dessus et pour assurer une étanchéité parfaite sur au moins une des branches du circuit de refroidissement, à savoir la branche principale qui comporte le radiateur.
Dans ce but, l'invention concerne un dispositif de distribution et de régulation du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que l'obturateur est monté rotatif dans ledit corps, son axe de rotation étant confondu à celui dudit corps, cet obturateur comportant un disque radial pourvu d'ouvertures destinées à mettre en communication sélectivement ladite chambre de distribution avec lesdits conduits et en ce qu'au moins un des conduits est orienté perpendiculairement à un plan passant par l'axe dudit corps, l'obturateur comportant un clapet radial agencé pour obturer ce conduit dans une position prédéterminée dudit obturateur.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'actionneur est constitué d'un moteur électrique et l'obturateur est couplé à la partie tournante dudit moteur. Plus exactement, l'obturateur comporte une chemise solidaire de la partie tournante du moteur, la partie fixe dudit moteur étant logée à l'intérieur de cette chemise.
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D'une manière avantageuse, la chambre de distribution est orientée axialement dans ledit corps et comporte d'un côté une ouverture destinée à être couplée à la branche moteur du circuit de refroidissement et de l'autre côté une paroi munie d'orifices disposés en regard desdits conduits, le disque radial de l'obturateur étant disposé entre cette paroi et lesdits conduits.
Dans la forme de réalisation préférée, le conduit perpendiculaire correspond à la branche radiateur du circuit de refroidissement, le corps délimitant une chambre de distribution additionnelle entre l'obturateur et ce conduit, le clapet étant mobile à l'intérieur de cette chambre.
Ce dispositif de distribution et de régulation comporte avantageusement des moyens limiteur de course agencés pour limiter le déplacement angulaire dudit obturateur.
Ces moyens limiteur de course peuvent comporter au moins un doigt monté coulissant dans une rainure s'étendant sur un secteur angulaire prédéfini, l'une des pièces du doigt ou de la rainure étant fixe par rapport au corps et l'autre pièce étant mobile et solidaire dudit obturateur.
Ce dispositif de distribution et de régulation comporte également des moyens de rappel agencés pour rappeler dans une position prédéfinie ledit obturateur. Ces moyens de rappel peuvent comporter au moins un ressort à spirale sont une extrémité est solidaire dudit corps et l'autre dudit obturateur.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation, non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue éclatée en perspective du dispositif selon l'invention,
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la figure 2 est une vue en perspective du dispositif assemblé de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe axiale de la partie technique du dispositif suivant la ligne III-III de la figure 4, la figure 4 est une vue de dessus de la partie technique du dispositif de la figure 1, et les figure 5 à 7 sont des vues similaires à la figure 4 dans trois positions de fonctionnement.
En référence aux figures 1 à 4, le dispositif de distribution et de régulation 1 d'un fluide selon l'invention est, par exemple mais pas exclusivement, destiné à distribuer et à réguler un liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule automobile. Il peut bien entendu être utilisé pour toutes autres applications équivalentes.
Ce dispositif 1 comprend un corps 2 formé de deux demi-coquilles supérieure 20 et inférieure 21 emboîtées sur leur bord périphérique 22 et maintenues assemblées par des clips de verrouillage 23 articulés au nombre de quatre et régulièrement répartis sur un des bords périphériques 22. La forme intérieure du corps 2 est sensiblement cylindrique et définit un axe de révolution A.
La demi-coquille supérieure 20 (cf. fig. 1) comporte d'un côté une ouverture axiale 24 entourée d'une bride de fixation 25 pourvue d'un joint d'étanchéité 26 et destinée à se fixer par exemple directement sur la carcasse d'un moteur au niveau de son circuit de refroidissement. Cette demi-coquille supérieure 20 comporte de l'autre côté une paroi 3 délimitant une chambre de distribution 30 pour le liquide de refroidissement provenant dudit moteur. Cette paroi 3 comporte des orifices 31,32,
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33 agencés pour mettre en communication la chambre de distribution 30 avec les autres branches du circuit de refroidissement.
La demi-coquille inférieure 21 (cf. fig. 1) comporte deux conduits axiaux 41,42 disposés parallèlement à l'axe A et un conduit perpendiculaire 43 disposé perpendiculairement à un plan passant par cet axe A. Ces trois conduits 41,42, 43 sont destinés à être connectés aux autres branches du circuit de refroidissement. Par exemple, un des conduits axiaux 41 peut être connecté à la branche by-pass , l'autre conduit axial 42 peut être connecté à la branche aérotherme et le conduit perpendiculaire 43 peut être connecté à la branche radiateur . Dans cet exemple, la paroi 3 de la chambre de distribution comporte trois orifices 31,32, 33 dont deux 31, 32 sont en correspondance directe avec les deux conduits axiaux 41,42 et le troisième 33 est en regard approximativement de l'entrée du conduit perpendiculaire 43. Cette demi-coquille inférieure 21 définit une chambre de distribution additionnelle 28 spécifique pour ce conduit perpendiculaire 43.
Ce dispositif 1 comporte également un obturateur mobile 5 agencé pour mettre en communication sélectivement la chambre de distribution 30 et les conduits 41,42, 43. Cet obturateur 5 est monté rotatif dans la demi-coquille inférieure 21 autour d'un axe de rotation confondu avec l'axe A dudit corps 2. Il comporte une chemise cylindrique 50 surmontée d'un disque radial 51 pourvu de deux ouvertures 52,53 s'étendant sur des secteurs angulaires prédéfinis centrés sur l'axe A et diamétralement opposés, ces ouvertures 52,53 étant en correspondance avec les orifices 31,32, 33 et les conduits 41,42, 43. Cet obturateur 5 comporte en plus un clapet radial 54 s'étendant sur une génératrice de la chemise 50 en dessous du disque radial 51 et agencé pour obturer dans une certaine position de l'obturateur 5 le conduit perpendiculaire 43 (cf. fig. 5). Ce clapet radial 54 se déplace dans la chambre de distribution additionnelle 28 spécifique à ce conduit perpendiculaire 43.
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Cet obturateur 5 est commandé en rotation par un actionneur intégré au dispositif 1 et constitué dans cet exemple d'un moteur couple 6. Ce moteur couple 6 comporte un rotor fixe 60 supportant le bobinage et entouré d'un stator mobile 61 supportant les aimants. Ce moteur couple 6 est logé à l'intérieur de la chemise 50 de l'obturateur 5 et le stator 61 est fixé solidairement à cette chemise 50 pour assurer son entraînement en rotation par exemple au moyen de vis dont les traits d'axe sont représentés à la figure 3. Selon la polarité du courant de commande du moteur couple 6, l'obturateur 5 tournera dans un sens ou dans l'autre. L'ensemble formé par l'obturateur 5 et le stator 61 est guidé en rotation dans le corps 2 par deux roulements à billes 62. Un des roulements à billes 62 est disposé autour d'un moyeu 55 prévu sur l'obturateur 5 audessus du disque radial 51, ce moyeu 55 étant logé dans un logement 34 prévu dans la paroi 3 de la chambre de distribution 30. L'autre roulement à billes 62 est disposé autour d'un moyeu 63 prévu à la base du stator 61 logé dans un logement 27 prévu dans le fond de la demi-coquille inférieure 21. Des bagues de rattrapage de jeu 64 sont également placées dans le fond de chaque logement 34,27 pour ajuster le positionnement axial de l'obturateur 5 afin que son disque radial 51 affleure la paroi 3 de la chambre de distribution 30.
Ce dispositif 1 comporte des moyens limiteur de course 7 agencés pour limiter le déplacement angulaire de l'obturateur 5. Dans l'exemple représenté, ils comportent d'une part deux doigts 70 solidaires du rotor fixe 60, parallèles à l'axe A et diamétralement opposés et d'autre part deux rainures 71 courbes prévues dans le disque radial 51 de l'obturateur 5, centrées sur l'axe A et diamétralement opposées, chaque doigt 70 étant agencé pour coulisser dans une rainure 71 correspondante. Les rainures 71 s'étendent sur un secteur angulaire prédéfini qui délimite les positions extrêmes de l'obturateur 5.
Le dispositif 1 comporte en plus des moyens de rappel 8 agencés pour rappeler dans une des positions extrêmes cet obturateur 5. Dans l'exemple représenté, ces moyens
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de rappel comportent un organe ressort, tel qu'un ressort spirale 80 disposé entre le rotor 60 et le stator 61 et dont une extrémité est solidaire du rotor 60 et l'autre extrémité est solidaire du stator 61.
Il peut se greffer sur ce dispositif de distribution et de régulation 1 des organes accessoires sur des embouts de raccordement 9 prévus à cet effet. La figure 1 illustre un capteur de température 90 couplé au conduit 43 de la branche radiateur au moyen d'une épingle de fixation 91.
Les pièces qui composent principalement ce dispositif 1, telles que la demi-coquille supérieure 20 avec sa paroi 3, l'obturateur 5, la demi-coquille inférieure 21 avec ses conduits 41,42, 43 et ses autres embouts de raccordement 9, sont de préférence réalisées en matière synthétique moulée pour des questions de coût et de poids.
Le fonctionnement du dispositif de distribution et de régulation 1 selon l'invention est décrit en référence aux figures 5 à 7 qui représentent en vue de dessus une coupe transversale de la partie technique du dispositif 1 au niveau de la paroi 3 de la chambre de distribution 30, les pièces situées sous cette paroi étant représentées en pointillés.
Dans la figure 5, l'obturateur 5 est dans la première position extrême, appelée position neutre, qui correspond à la position de rappel du ressort spirale 80, les doigts 70 étant en butée contre le côté droit des rainures 71. Dans cette position, les ouvertures 52,53 prévues dans le disque radial 51 de l'obturateur 5 mettent en communication la chambre de distribution 30 avec le conduit 41 de la branche bypass et avec la chambre additionnelle 28 du conduit 43 de la branche radiateur .
Toutefois, ce conduit 43 est obturé par le clapet radial 54 de l'obturateur 5 qui assure un appui plan sur ce conduit 43 et par conséquent une très bonne étanchéité. Dans cette position, le fluide de refroidissement est entièrement dévié vers la branche by-
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pass du circuit de refroidissement. Cette position correspond au démarrage à froid du moteur.
Dans la figure 6, l'obturateur 5 est dans une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes, appelée position de régulation, les doigts 70 étant positionnés sensiblement au milieu des rainures 71. Dans cette position, l'obturateur s'est déplacé angulairement d'un angle et de 450 eut les ouvertures 52,53 prévues dans le disque radial 51 de l'obturateur 5 mettent en communication la chambre de distribution 30 avec toutes les branches du circuit de refroidissement, à savoir le conduit 41 de la branche by-pass , le conduit 42 de la branche aérotherme et le conduit 43 de la branche radiateur . Dans ce cas, le clapet radial 54 est éloigné du conduit 43 de la branche radiateur et autorise à circulation du fluide de refroidissement dans la chambre de distribution additionnelle 28 et dans cette branche radiateur du circuit de refroidissement.
Cette position correspond au fonctionnement en régime normal du moteur c'est-àdire en roulage normal du véhicule. La position régulation correspond à un déplacement angulaire de l'obturateur d'un angle et s'étendant d'environ 22, 5 à 67, 5 . L'ouverture 52 en regard des conduits axiaux 41,42 est approximativement en forme de croissant de lune dont la courbe médiane est centrée sur l'axe A et dont la largeur se rétrécie en direction de ses extrémités pour faire varier le débit dans ces conduits axiaux 41,42 selon la position angulaire de cette ouverture 52. Par contre, l'ouverture 53 en regard du conduit perpendiculaire 43 correspondant à la branche radiateur a une forme courbe centrée sur l'axe A, de largeur constante et égale au diamètre de ce conduit perpendiculaire 43 pour assurer un débit maximum du liquide de refroidissement dans cette branche radiateur , qui est la branche principale du circuit de refroidissement. La longueur de ces ouvertures 52,53 est définie en fonction de la cinématique de fonctionnement dudit dispositif de distribution et de régulation 1 et, dans l'exemple représenté, l'ouverture 52 s'étend sur un secteur
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angulaire d'environ 1350 et l'ouverture 53 s'étend sur un secteur angulaire d'environ 9oxo.
Dans la figure 7, l'obturateur 5 est dans la seconde position extrême, appelée position de refroidissement, les doigts 70 étant en butée contre le côté gauche des rainures 71.
Dans cette position, l'obturateur 5 s'est déplacé angulairement d'un angle a de 900 eut les ouvertures 52,53 prévues dans le disque radial 51 de l'obturateur 5 mettent en communication la chambre de distribution 30 avec le conduit axial 42 de la branche aérotherme et le conduit perpendiculaire 43 de la branche radiateur . Dans ce cas, le clapet radial 54 de l'obturateur 5 est encore plus éloigné de ce conduit perpendiculaire 43 laissant circuler le fluide de refroidissement dans la chambre de distribution additionnelle 28 et dans cette branche du circuit. Dans cette position, le fluide de refroidissement est dévié majoritairement vers la branche radiateur du circuit de refroidissement. Cette position correspond au coup de chaud du moteur lors d'un arrêt du véhicule par exemple.
Figure img00090001
Ce fonctionnement est résumé dans le tableau ci-dessous :
Figure img00090002
<tb>
<tb> Démarrage <SEP> à <SEP> froid <SEP> Roulage <SEP> normal <SEP> Coup <SEP> de <SEP> chaud
<tb> Angle <SEP> a <SEP> de <SEP> l'obturateur <SEP> 00 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 67, <SEP> 5 90
<tb> Branche <SEP> <SEP> radiateur <SEP> <SEP> fermée <SEP> ouverte <SEP> régulée <SEP> ouverte
<tb> Branche <SEP> <SEP> By-pass <SEP> <SEP> ouverte <SEP> ouverte <SEP> régulée <SEP> fermée
<tb> Branche <SEP> <SEP> aérotherme <SEP> <SEP> fermée <SEP> ouverte <SEP> régulée <SEP> ouverte
<tb>
Le moteur couple 6 qui commande le déplacement angulaire de l'obturateur 5 est asservi par un calculateur (non représenté) qui, en fonction du régime moteur et d'autres données telles que la température du liquide de refroidissement, va alimenter ou non ce moteur, dans un sens de rotation ou dans l'autre. Les positions extrêmes de l'obturateur 5 sont définies par les rainures 71 qui s'étendent dans l'exemple
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représenté sur un secteur angulaire de 90 . Par ailleurs, le ressort à spirale 80 remplit une fonction de sécurité pour ramener l'obturateur dans sa position neutre. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier. Notamment, le nombre de conduits 41,42, 43 peut varier en fonction du circuit de refroidissement et de ce fait le nombre, la disposition, la forme des ouvertures 52,53 dans le disque 51 de l'obturateur 5 peuvent varier en conséquence. L'essentiel est que le conduit perpendiculaire 43 de la branche principale du circuit soit obturé par un clapet 54 plan pour garantir une étanchéité optimale.

Claims (9)

  1. Revendications 1. Dispositif de distribution et de régulation (1) d'un fluide tel qu'un liquide de refroidissement dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule automobile, comprenant un corps (2) définissant au moins une chambre de distribution (30) agencée pour recevoir ledit liquide de refroidissement en provenance du moteur et au moins deux conduits (41,42, 43) mettant en communication au moins deux branches dudit circuit de refroidissement avec ladite chambre de distribution, ce dispositif (1) comportant également un obturateur mobile (5) agencé pour mettre en communication sélectivement ladite chambre de distribution (30) et lesdits conduits (41,42, 43) ainsi qu'un actionneur (6) intégré audit corps (2) et agencé pour commander en déplacement de manière prédéfinie ledit obturateur (5), caractérisé en ce que l'obturateur (5) est monté rotatif dans ledit corps (2), son axe de rotation étant confondu à celui dudit corps (2), cet obturateur (5) comportant un disque radial (51) pourvu d'ouvertures (52,53) destinées à mettre en communication sélectivement ladite chambre de distribution (30) avec lesdits conduits (41,42, 43) et en ce qu'au moins un des conduits (43) est orienté perpendiculairement à un plan passant par l'axe (A) dudit corps, l'obturateur (5) comportant un clapet radial (54) agencé pour obturer ce conduit perpendiculaire (43) dans une position prédéterminée dudit obturateur.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur est constitué d'un moteur électrique (6) et en ce que l'obturateur (5) est couplé à la partie tournante (61) dudit moteur.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (5) comporte une chemise (50) solidaire de la partie tournante (61) du moteur (6), la partie fixe (60) dudit moteur étant logée à l'intérieur de cette chemise (50).
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  4. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de distribution (30) est orientée axialement dans ledit corps (2) et comporte d'un côté une ouverture (24) destinée à être couplée à la branche moteur du circuit de refroidissement et de l'autre côté une paroi (3) munie d'orifices (31,32, 33) disposés en regard desdits conduits (41,42, 43), le disque radial (51) de l'obturateur (5) étant disposé entre cette paroi (3) et lesdits conduits (41,42, 43).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit perpendiculaire (43) correspond à la branche radiateur du circuit de refroidissement, le corps (2) délimitant une chambre de distribution additionnelle (28) entre l'obturateur (5) et ce conduit perpendiculaire (43), le clapet (54) étant mobile à l'intérieur de cette chambre (28).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens limiteur de course (7) agencés pour limiter le déplacement angulaire dudit obturateur (5).
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens limiteur de course (7) comportent au moins un doigt (70) monté coulissant dans une rainure (71) s'étendant sur un secteur angulaire prédéfini, l'une des pièces du doigt (70) ou de la rainure (71) étant fixe par rapport au corps (2) et l'autre pièce étant mobile et solidaire dudit obturateur (5).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rappel (8) agencés pour rappeler dans une position prédéfinie ledit obturateur (5).
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de rappel (8) comportent au moins un ressort à spirale (80) sont une extrémité est solidaire dudit corps (2) et l'autre dudit obturateur (5).
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