FR2901004A1 - Vanne de commande et circuit comportant une telle vanne - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une vanne de commande propre à faire partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur comportant au moins un corps de vanne (5), un organe de réglage (2) monté dans le corps de vanne (5) pour contrôler sélectivement un passage du fluide de refroidissement au travers du corps, une roue de sortie (3) étant apte à coopérer avec un actionneur pour entraîner l'organe de réglage (2), et un ressort (14) tendant à maintenir l'organe de réglage (2) en une position donnée, ledit ressort comportant une boucle extérieure (21) et une boucle intérieure (22). Le ressort (14) est monté sur la roue de sortie (3). La boucle extérieure (21) est assujettie à la roue de sortie (3) et la boucle intérieure (22) est assujettie à une partie non mobile (5 ; 13) de ladite vanne.L'invention concerne aussi un circuit de refroidissement d'un moteur thermique comportant une telle vanne.Application au domaine automobile.
Description
Vanne de commande et circuit comportant une telle vanne
L'invention concerne une vanne de commande pour un circuit de 5 refroidissement d'un moteur, ainsi qu'un circuit de refroidissement ainsi obtenu.
Elle concerne plus particulièrement une vanne de commande propre à faire partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur 10 comportant au moins un corps de vanne, un organe de réglage monté dans le corps de vanne pour contrôler sélectivement un passage du fluide de refroidissement au travers du corps, une roue de sortie étant apte à coopérer avec un actionneur pour entraîner l'organe de réglage, et un ressort tendant à 15 maintenir l'organe de réglage en une position donnée, le ressort comportant une boucle extérieure et une boucle intérieure. Il est connu des circuits de refroidissement, généralement parcouru par un fluide de refroidissement, habituellement de 20 l'eau additionnée d'un antigel, qui circule en circuit fermé sous l'action d'une pompe de circulation.
Un tel circuit de refroidissement comprend plusieurs branches, dont notamment une branche qui contient un radiateur de 25 refroidissement, une branche qui constitue une dérivation du radiateur de refroidissement et une branche qui contient un radiateur appelé "aérotherme", servant au chauffage de l'habitacle.
30 Le fluide circule dans les différentes branches en fonction de l'état d'une vanne de commande.
Un exemple de vanne de commande telle que connue de lart antérieure est décrit dans la demande de brevet français FR 2 839 164. Dans cette vanne de commande, un organe de réglage ou obturateur est monté en rotation dans un corps de vanne pour contrôler sélectivement le passage du fluide de refroidissement au travers des sorties du corps de vanne. L'organe de réglage est entraîné en rotation dans le corps de la vanne par le biais d'un entraîneur, solidaire avec l'organe de réglage. La vanne de commande comporte un dispositif de rappel automatique de l'organe de réglage dans une position donnée qui est de préférence une position dite de sécurité suivant laquelle une forte proportion du débit traversant la vanne de commande passe au travers de la sortie reliée à la branche qui contient le radiateur de refroidissement du moteur lorsque la température du fluide à l'intérieur du corps de vanne dépasse une valeur de seuil déterminée.
Dans cet exemple de vanne de commande, le dispositif de rappel automatique de l'organe de réglage comprend un ressort de rappel enroulé autour d'une tige prolongeant l'organe de réglage, la tige ayant son axe longitudinal confondu avec l'axe de rotation de l'organe de réglage. Le ressort de rappel est précontraint et fixé par ses deux extrémités en des points déterminés de l'organe de réglage. Une des extrémités du ressort est maintenue sur l'organe de réglage par un doigt solidaire de l'organe de réglage.
Lors de l'assemblage d'une telle vanne, il est nécessaire de mettre mécaniquement l'entraîneur en butée angulaire sur le corps. Ceci oblige à une indexation et un emmanchement de l'entraîneur sur l'axe. Le ressort sera ensuite indexé par l'intermédiaire de sa boucle extérieure sur le corps de vanne.
En outre, l'entraîneur dans ce type de vanne est généralement fabriqué en matière métallique obtenue par frittage de poudre. Il est apparent que lorsque l'organe de réglage se met brutalement en rotation sous l'effet du ressort, l'entraîneur est également actionné, l'entraîneur ajoutant alors son inertie à celle de l'organe mobile. Le contact entre les butées se fait sous l'effet d'un choc qui doit absorber l'inertie couplée de l'organe de rotation et de l'entraîneur. En cas de défaillance mécanique, par exemple en cas de perte d'un pignon dans le système d'entraînement, le choc entre les butées peut être si important qu'un risque de casse des butées est grandement augmenté.
L'invention vise à améliorer la situation.
Elle propose à cet effet une vanne telle que décrite plus haut dans laquelle le ressort est monté sur la roue de sortie et dans laquelle la boucle extérieure du ressort est assujettie à la roue de sortie tandis que la boucle intérieure est assujettie à une partie non mobile de la vanne.
Une telle vanne est particulièrement avantageuse en ce que la vanne selon l'invention ne comporte plus d'entraîneur qui est, comme indiqué plus haut, une pièce métallique lourde, encombrante et comportant une inertie importante. L'assemblage d'une telle vanne sera alors simplifié et son coût sera diminué.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus avant à la lecture de la description qui suit, à titre illustratif et non limitatif, des figures des dessins annexés, sur lesquels .
• la figure 1 représente un exemple de réalisation d'une 30 vanne de commande selon l'invention selon un plan de coupe diamétrale ;
• la figure 2 représente une coupe transversale de la vanne de la figure 1 ; 35 • la figure 3 représente un circuit de refroidissement pour moteur thermique dans un exemple de réalisation selon l'invention.
La figure 1 illustre un exemple de réalisation selon l'invention d'une vanne de commande 1 à organe de réglage rotatif 2.
L'organe de réglage 2 est monté en rotation à l'intérieur d'un corps de vanne 5, par exemple métallique. La figure 1 représente une entrée de fluide 6 permettant à du fluide de refroidissement (non représenté) de pénétrer dans le corps de vanne 5, et une sortie de fluide 7, à titre d'exemple. D'autres sorties peuvent être réalisées à différents endroits sur une paroi du corps de vanne 5. L'organe de réglage 2 permet de contrôler sélectivement un passage du fluide de refroidissement dans la ou les sorties 7 selon une position angulaire de l'organe de réglage 2 à l'intérieur du corps de vanne 5.
Un axe de vanne 4 correspondant à l'axe de rotation de l'organe de réglage 2, est relié à celui-ci et à un actionneur. L'actionneur est représenté partiellement dans la figure 1, et comprend un moteur 8, et un système de démultiplication composé de plusieurs roues à dents 9, 10 et 11. L'actionneur est actionné lorsque le moteur 8 tourne, et transmet alors le mouvement de rotation à l'organe de réglage 2 par le biais de l'axe de vanne 4, des roues à dents 9, 10 et 11, et de la roue de sortie 3 emmanchée sur l'axe de vanne 4. La roue de sortie 3 peut être réalisée en tant que roue à dents afin de pouvoir coopérer avec la roue à dents 11 de l'actionneur. La roue de sortie 3 est l'élément qui fait le lien entre l'actionneur et l'axe de vanne 4, permettant ainsi d'entraîner l'organe de réglage 2 en rotation lorsque l'actionneur est actionné.
Revenant aux butées précédemment évoquées, une butée fixe 12 est 35 formée sur le corps de vanne 5 au niveau de la roue de sortie 3, c'est-à-dire dans 1a partie haute de la vanne. Une butée mobile (non visible sur la figure 1) est formée sur un flasque supérieur lié à la roue de sortie 3.
Lors de l'entrée en contact, la butée mobile bute sur la bute fixe 12, interrompant ainsi la rotation du flasque supérieur, celle de la roue de sortie 3 et celle de l'organe de réglage 2. Dans la position de sécurité, l'organe de réglage 2 règle le passage du fluide dans les sorties de fluide de telle manière qu'une forte proportion du débit de fluide traversant la vanne passe au travers d'une sortie déterminée de la vanne, par exemple une sortie de fluide correspondant à une branche qui alimente le radiateur du circuit de refroidissement.
Un flasque inférieur 13 est maintenu dans le corps de la vanne 5 de telle manière à ne pas ne pas entraver la rotation de l'axe de vanne 4 et de l'organe de réglage 3, mais aussi de rester immobile par rapport au corps de vanne 5 lorsque l'axe de vanne 4 et l'organe de réglage 3 sont actionnés en rotation. Le flasque inférieur 13 est lié au corps de vanne 5 et est interposé entre ce dernier et un ressort 14.
Le flasque inférieur 13 peut-être réalisé en matière plastique. Un des avantages de la matière plastique est de réduire 25 d'éventuels frottements avec le ressort de rappel.
Le flasque inférieur 13 permet aussi d'isoler le ressort de rappel du corps de vanne et plus particulièrement d'éviter ainsi que d'éventuels copeaux sont générés lorsque le ressort frotte 30 sur le corps de la vanne.
La vanne 1 de la figure 1 comprend en outre un moyen d'entraînement qui, dans ce mode de réalisation, est le ressort de rappel 14 monté sur la roue de sortie 3, entre cette dernière 35 et le flasque inférieur 13, de telle manière que le ressort de rappel 14 exerce sa force pour faire tourner la roue de sortie 3, et donc l'organe de réglage 2 par rapport au corps de vanne 5.
Lorsque l'actionneur entraîne la roue de sortie 3 et l'organe de réglage 2 dans une position autre que la position de sécurité, la butée mobile s'écarte de la butée fixe 12, et le ressort de rappel 14 se tend, emmagasinant de l'énergie de l'actionneur. Dans l'hypothèse où, en cas de défaillance, l'actionneur n'applique plus de force à la roue de sortie 3, le ressort de rappel 14 exerce sa force sur la roue de sortie 3, rendant ainsi l'énergie emmagasinée, et faisant tourner la roue de sortie 3 au maximum jusqu'à la position de sécurité dans laquelle la butée mobile bute sur la butée fixe 12.
Dans un mode de réalisation, le ressort de rappel 14 est un ressort dit en spirale.
La figure 2 représente une vue de la vanne de commande 1 selon une coupe transversale passant par l'axe I-I représenté dans la figure 1. La butée mobile 20 est ici en contact avec la butée fixe 12.
Toujours en référence à la figure 2, le ressort de rappel 14 comporte à ses deux extrémités respectivement une boucle extérieure 21 et une boucle intérieure 22. La boucle extérieure 21 est assujettie à la roue de sortie 3. Dans l'exemple représenté, la boucle extérieure 21 est indexée sur un plot 23 du flasque supérieur lui-même lié à la roue de sortie, et la boucle intérieure 22 est assujettie à une partie non mobile de la vanne. Dans l'exemple représenté la partie non mobile est le flasque inférieur 13, et le flasque inférieur 13 comporte une forme d'accueil pour la boucle intérieure 22 du ressort 14.35 Dans un autre mode de réalisation, cette partie non mobile pourrait être le corps de vanne 5.
La figure 3 représente un circuit de refroidissement 30 d'un moteur thermique 31. Le circuit de refroidissement 30 est parcouru par un fluide de refroidissement, typiquement de l'eau additionnée d'un antigel qui circule sous l'action d'une pompe 32. Le fluide est chauffé par le moteur 31, quitte ce dernier par une sortie 33 qui est reliée à l'entrée de fluide 6 d'une vanne de commande 1 du type précédemment décrit. La vanne 1 comprend trois tubulures 7, 35 et 36 qui sont reliées à trois branches du circuit. Le circuit comprend une première branche 34 qui contient un radiateur de refroidissement 37 et un vase d'expansion 38, une branche 39 qui forme une dérivation du radiateur de refroidissement 37 et une branche 40 qui contient une aérotherme 41 servant au chauffage de l'habitacle du véhicule (non représenté). La tubulure 7 est reliée à la branche 34 (radiateur), la tubulure 35 à la branche 40 (aérotherme) et la tubulure 36 à la branche 39 (dérivation).
La vanne 1 permet ainsi de gérer indépendamment les débits de fluide dans les branches précités, afin d'optimiser la température du moteur thermique et le chauffage de l'habitacle.
En particulier, lors d'un démarrage à froid du moteur 31, la vanne 1 permet de faire circuler le fluide dans la branche de dérivation 39 sans passer par le radiateur 37. Pendant cette phase de démarrage, il est possible de faire passer une partie ou la totalité du débit de fluide dans l'aérotherme 41, si un chauffage est désiré.
Dans une position de sécurité de la vanne 1, le fluide est obligé à passer directement par le radiateur 37.
Bien entendu, la vanne selon l'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. Elle n'est pas limitée à une vanne à trois voies comme décrit ci-dessus.
De plus, la vanne 1 n'est pas non plus limitée à la forme de l'organe de réglage décrit ici.
Claims (6)
1. Vanne de commande propre à faire partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur comportant au moins : • un corps de vanne (5), • un organe de réglage (2) monté dans le corps de vanne (5) pour contrôler sélectivement un passage du fluide de refroidissement au travers du corps (5), • une roue de sortie (3) étant apte à coopérer avec un actionneur pour entraîner l'organe de réglage (2), • un ressort (14) tendant à maintenir l'organe de réglage en une position donnée, ledit ressort (14) comportant une boucle extérieure (21) et une boucle intérieure (22), 15 caractérisée en ce que ledit ressort (14) est monté sur ladite roue de sortie (3) et en ce que ladite boucle extérieure (21) est assujettie à ladite roue de sortie (3) et ladite boucle 20 intérieure (22) est assujettie à une partie non mobile (5 ; 13) de ladite vanne.
2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle ledit ressort (14) est un ressort dit en spirale.
3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite partie non mobile est ledit corps de vanne (5).
4. Vanne selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite 30 partie non mobile est un flasque dit inférieur (13), ledit flasque étant lié audit corps de vanne (5) et interposé entre ce dernier et ledit ressort (14), et ledit flasque (13) comportant 9 10 25une forme d'accueil pour ladite boucle intérieure (22) dudit ressort (14).
5. Vanne selon la revendication 3, dans laquelle ledit flasque 5 inférieur (13) est constitué de plastique.
6. Circuit de refroidissement d'un moteur thermique, caractérisée en ce qu'il contient une vanne de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont l'entrée de fluide est reliée à une source de fluide et dont les sorties 10 de fluide sont reliées respectivement à des branches du circuit de refroidissement.
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