FR3019853A1

FR3019853A1 - Dispositif de commande du debit d’un fluide de refroidissement d’un moteur

Info

Publication number: FR3019853A1
Application number: FR1453380A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Quevallier; Dominique Baillet; Ludovic Milluy
Original assignee: Mecaplast SAM
Current assignee: Novares France SAS
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-10-16
Anticipated expiration: 2034-04-15
Also published as: FR3019853B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur comprenant un bâti (3) dans lequel sont ménagées deux chambres (4-5) délimitées par une cloison (6), les deux chambres (4-5) communiquant via un conduit (7) présentant une paroi cylindrique et deux extrémités, un clapet (10) apte à pénétrer dans le conduit (7), un thermostat (25) et un élément mobile positionné à une extrémité du conduit. Le dispositif (1) comportant en outre des moyens de guidage en translation du clapet (10) par rapport au conduit (7), et le clapet (10) et le thermostat (25) étant reliés par des moyens de liaison de type appui-plan . De plus, le dispositif (1) comprend une bague (50) mobile engagée dans le conduit (7) exerçant une pression radiale sur les parois du conduit et présentant une première surface axiale d'appui (51) adaptée pour être en contact de type appui-plan avec le clapet (10) et une seconde surface axiale d'appui (52) adaptée pour être en contact de type appui-plan avec l'élément mobile.

Description

La présente invention concerne une amélioration du système de clapet secondaire pour un boitier de sortie d'eau, ou un collecteur d'entrée d'eau, équipé d'un thermostat, présenté dans le document FR 2 969 734. Il est connu de réguler la température du moteur d'un véhicule à l'aide d'un boitier de sortie d'eau ou un collecteur d'entrée d'eau équipés d'un thermostat. Le thermostat commande le débit du fluide de refroidissement du moteur vers un radiateur. Le radiateur permet le refroidissement du fluide notamment grâce à un courant d'air. A cette fin, les thermostats existants sont notamment équipés d'une capsule dans laquelle se trouve un matériau tel que de la cire. En fonction de la température du fluide de refroidissement, la cire se dilate ou se rétracte. Un piston relié à la capsule est actionné en fonction de la contraction ou de la dilatation de la cire. Lorsque la cire se dilate, le piston déplace un clapet principal qui permet au fluide de refroidissement de circuler en direction du radiateur. Lorsque la cire est rétractée, le clapet principal est fermé et empêche le fluide de refroidissement de circuler vers le radiateur. Ainsi, la course du piston du thermostat est directement fonction de la température du fluide de refroidissement. A une température maximale du fluide de refroidissement circulant dans le moteur correspond une course nominale du piston. Un clapet de by-pass (circuit secondaire), équipant les boîtiers de sortie d'eau, permet, lorsque le clapet principal est fermé et que le débit du fluide de refroidissement est important, de détourner une partie du fluide de refroidissement vers un circuit secondaire. C'est notamment le cas lorsque le moteur est encore froid. Le clapet by-pass est également commandé par le thermostat. Le document FR 2 969 734 décrit un dispositif de commande du débit d'un fluide de refroidissement d'un moteur comprenant un bâti dans lequel sont ménagées deux chambres délimitées par une cloison, les deux chambres communiquant via un conduit, un clapet apte à pénétrer dans le conduit et un thermostat. En outre, le dispositif selon le document FR 2 969 734 comprend des moyens de guidage en translation du clapet par rapport au conduit. De plus, le clapet et le thermostat sont reliés par des moyens de liaison de type appui-plan. Le dispositif présenté dans le document FR 2 969 734 présente l'avantage d'offrir un encombrement réduit par rapport aux mécanismes de l'art antérieur. Par ailleurs, le dispositif selon le document FR 2 969 734 présente des moyens de guidage du clapet de by-pass qui autorisent l'utilisation d'un appui-plan entre le clapet de by- pass et le thermostat. De plus, le clapet de by-pass étant intégré au dispositif, et non au thermostat comme il est d'usage, cela permet également de disposer d'un dispositif modulaire compatible avec différents thermostats. Cependant, les intervalles de tolérance que l'on trouve habituellement dans l'industrie de la plasturgie, et dans la fabrication en grande série, ne permettent pas d'obtenir un débit de fuite, entre le clapet et le conduit, qui soit inférieur à 10 litres par minutes. Dans certaines applications spécifiques, un tel débit de fuite n'est pas acceptable. Un but de la présente invention est de fournir un dispositif de commande du débit d'un fluide de refroidissement d'un moteur, qui soit compact, qui autorise l'utilisation d'un appui-plan entre le thermostat et le clapet, qui soit compatible avec de nombreux thermostats, et qui permette de maîtriser le débit de fuite entre le clapet et le conduit. Selon une définition générale, l'invention porte sur un dispositif de commande du débit d'un fluide de refroidissement d'un moteur comprenant un bâti dans lequel sont ménagées deux chambres délimitées par une cloison, les deux chambres communiquant via un conduit présentant une paroi cylindrique et deux extrémités, un clapet apte à pénétrer dans le conduit, un thermostat et un élément mobile positionné à une extrémité du conduit. Le dispositif comporte en outre des moyens de guidage en translation du clapet par rapport au conduit. Le clapet et le thermostat sont reliés par des moyens de liaison de type appui-plan. De plus, le dispositif comprend une bague mobile engagée dans le conduit exerçant une pression radiale sur les parois du conduit et présentant une première surface axiale d'appui adaptée pour être en contact de type appui-plan avec le clapet et une seconde surface axiale d'appui adaptée pour être en contact de type appui-plan avec l'élément mobile.

L'invention présente ainsi un dispositif dont l'encombrement est réduit puisque la sur-course du piston du thermostat est compensée par la translation du clapet et de la bague dans le conduit. De plus, du fait de l'existence de moyens de guidage du clapet, un contact de type appui-plan est suffisant entre le clapet et le thermostat, de sorte que le dispositif selon l'invention s'affranchit des contraintes importantes de coaxialité des dispositifs existants. Le clapet étant intégré au dispositif, et non au thermostat comme il est d'usage, cela permet également de disposer d'un dispositif modulaire compatible avec différents thermostats. En outre, la bague mobile engagée dans le conduit exerce une pression radiale sur la paroi du conduit qui interdit le passage d'un fluide entre la bague et le 35 conduit. Ainsi, en étant en contact de type appui-plan avec le clapet et en exerçant une pression radiale dans le conduit, la bague permet de maîtriser le débit de fuite entre le clapet et le conduit. A titre d'exemple, on peut évaluer le débit de fuite subsistant de l'ordre de 2 litres par minutes. Préférentiellement, la bague présente une paroi cylindrique dans laquelle est ménagée une fente longitudinale pour permettre la réduction du diamètre de la 5 bague lors de l'engagement dans le conduit. La fente longitudinale permet aussi la conservation d'un faible débit de fuite entre le clapet et le conduit. De plus, la bague présente des crénelures ménagées dans la paroi cylindrique, en regard de la surface axiale d'appui sur l'élément mobile. 10 Les crénelures de la bague permettent l'évacuation du fluide de refroidissement circulant dans le conduit, en permettant à la bague d'être en permanence en contact avec l'élément mobile. Par ailleurs, la bague peut présenter une nervure annulaire située dans la surface axiale d'appui sur le clapet. 15 Le clapet peut comprendre des moyens de crochetage de la bague conçus pour s'engager dans la nervure annulaire, pour retenir la bague lors de la circulation d'un fluide. Ainsi, lors de la circulation d'un fluide au travers du conduit, la bague peut être retenue pour qu'elle ne soit pas entraînée par le flux, ce qui pourrait 20 entraîner des pertes de charge. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens de crochetage comprennent au moins une patte, reliée au clapet, qui présente un ergot. De plus, le clapet peut présenter une surface annulaire adaptée pour être en contact de type appui-plan avec la nervure annulaire sur la surface axiale d'appui 25 de la bague sur le clapet. De cette manière l'appui-plan entre le clapet et la bague garantit la maîtrise du débit de fuite. En outre, une extrémité du conduit peut présenter un épaulement interdisant à la bague de sortir du conduit par ladite extrémité. Ainsi en étant retenue, d'une part par les moyens de crochetage, et 30 d'autre part par l'épaulement d'une extrémité du conduit, la bague ne peut sortir du conduit. Préférentiellement, l'élément mobile est un clapet de régulation de pression adapté pour obturer une extrémité du conduit. Le clapet de régulation de pression permet ainsi d'autoriser le passage du fluide lorsque la pression dépasse un 35 certain seuil.

Selon un autre mode de réalisation, l'élément mobile est un ressort dont une extrémité est adaptée pour être en contact avec la seconde surface axiale d'appui de la bague. Ainsi, le ressort maintient en permanence la bague contre le clapet Pour sa bonne compréhension l'invention est décrite en référence aux dessins ci-annexés, représentant à titre d'exemple non limitatif deux formes de réalisations d'un dispositif de commande du débit d'un fluide de refroidissement d'un moteur. La figure 1 est une vue en coupe du dispositif lorsque le thermostat est fermé et le clapet de by-pass est ouvert, selon un premier mode de réalisation ; La figure 2 est une vue en perspective de la bague lors de son introduction dans le carter, selon un premier mode de réalisation ; La figure 3 est une vue en coupe du dispositif lorsque le thermostat est fermé, le clapet de by-pass est ouvert, et le clapet de régulation de pression est fermé, selon un premier mode de réalisation ; La figure 4 est une vue en coupe du dispositif lorsque le thermostat est ouvert, selon un premier mode de réalisation ; La figure 5 est une vue en coupe du dispositif lorsque le thermostat est ouvert en sur-course, selon un premier mode de réalisation ; La figure 6 est une vue en coupe du dispositif sans clapet de régulation de pression, selon un second mode de réalisation ; La figure 7 est une vue en perspective la bague et du ressort de compression, lors de l'introduction dans le carter, selon un second mode de réalisation. Les figures 1, 3, 4 et 5 représentent un dispositif 1 de commande du débit d'un fluide de refroidissement 2 d'un moteur comprenant un carter 3 formant un bâti. Le fluide de refroidissement 2 peut être de l'eau, éventuellement additionnée de glycol. Le carter 3 présente une cloison 6 séparant deux chambres 4 et 5 : une chambre 4 d'arrivée du fluide de refroidissement 2 en provenance du moteur et une chambre 5 de retour vers un collecteur d'eau (si le fluide de refroidissement 2 est de l'eau pouvant comprendre un ou plusieurs additifs). La cloison 6 présente une ouverture formant un conduit 7 qui permet de faire communiquer les deux chambres 4 et 5. En outre, l'ouverture du conduit 7, dans la chambre 4, présente un épaulement 8.

Dans le mode de réalisation ici présenté, le dispositif 1 est un boitier de sortie d'eau (le fluide de refroidissement 2 étant de l'eau). Le boitier de sortie d'eau est l'organe du circuit de refroidissement qui gère la circulation du fluide de refroidissement 2 du moteur. En fonction de la température du fluide de refroidissement 2, le boitier de sortie d'eau oriente ou pas le fluide de refroidissement 2 vers un radiateur afin de maintenir la température optimale de fonctionnement du moteur. Le dispositif 1 comporte en outre un clapet 10. Le clapet 10 est un clapet de by-pass (circuit secondaire). Un ressort de compression 11 tend à maintenir le 10 clapet 10 à distance de l'entrée du conduit 7. Le clapet 10 peut se mouvoir en translation pour que son extrémité 14 pénètre partiellement dans le conduit 7. Des nervures 12 ménagées sur la paroi intérieure du carter 3 permettent d'assurer le guidage en translation du clapet 10 par rapport au conduit 7. Les nervures 12 s'étendent longitudinalement selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du 15 conduit 7. L'extrémité 14 du clapet 10 présente une surface plane annulaire 13, trois pattes 15 comportant chacune un ergot 16, et trois ailettes 18. Selon un premier mode de réalisation, un clapet de régulation de pression 20 permet d'obturer l'ouverture du conduit 7 dans la chambre 5. Le clapet de 20 régulation de pression 20 permet de réguler la pression amont et aval à l'intérieur du dispositif 1. Pour ce faire le clapet de régulation de pression 20 peut translater selon un axe sensiblement parallèle à l'axe du conduit 7 grâce aux nervures 9, ménagées sur la cloison 6, qui assure le guidage en translation du clapet de régulation de pression 20. Le clapet de régulation de pression 20 tend à être maintenu en position fermée 25 par un ressort de compression 21. Le dispositif intègre également une bague 50 visible en perspective sur la figure 2. La bague 50 est introduite dans le conduit 7 pour étanchéifier la fermeture du clapet 10 de by-pass. 30 La bague 50 présente une première surface axiale d'appui 51 sur le clapet 10, une paroi cylindrique 54 et une seconde surface axiale d'appui 52 sur le clapet de régulation de pression 20. En outre, la bague 50 présente une fente longitudinale 55 qui permet la rétractation de la bague 50 lors de son introduction dans le conduit 7. La bague 50 35 peut être réalisée dans un matériau polymère ou métallique présentant une certaine élasticité, de manière à ce que les caractéristiques mécaniques du matériau composant la bague 50 autorisent une réduction de diamètre de la bague 50, permise par la fente 55. La bague 50 peut présenter un diamètre sensiblement supérieur ou égal au diamètre du conduit 7, pour exercer une pression radiale sur la paroi du conduit 7.

En outre, la bague 50 présente des crénelures 56, ménagées dans la paroi cylindrique 54, en regard de la seconde surface axiale d'appui 52. Les crénelures 56 permettent l'évacuation des fuites résiduelles, pour que la bague 50 soit en permanence en contact avec le clapet de régulation de pression 20. La première surface axiale d'appui 51 présente une nervure annulaire 57.

La nervure annulaire 57 est adaptée pour être en contact de type appui-plan avec la surface plane annulaire 13 du clapet 10, pour permettre l'obturation du conduit 7 par le clapet 10. Ainsi la bague 50 permet d'améliorer la qualité de l'obturation du conduit 7 par le clapet 10, en réduisant conséquemment le débit de fuite au travers du conduit.

Ainsi selon un mode de réalisation, le débit de fuite constaté lors de l'utilisation de la bague 50 et sensiblement inférieur ou égal à deux litres par minutes. De plus, la nervure annulaire 57 est adaptée pour être agrippée par les ergots 16. Ainsi, la bague 50 peut être retenue par les ergots 16 lors du passage d'un fluide dans le conduit 7, pour ne pas être entraînée par le fluide, ce qui pourrait 20 engendrer des pertes de charges. Par ailleurs, les ailettes 18 et les pattes 15, permettent de centrer correctement le clapet 10 dans la bague 50. Le dispositif 1 intègre en outre un thermostat 25. Le thermostat 25 comprend notamment un clapet thermostatique 26 adapté pour obturer le conduit 27 25 menant de la chambre 4 vers le radiateur du circuit de refroidissement (non représenté ici). Le thermostat 25 est adapté pour translater le long d'un axe sensiblement parallèle à l'axe du conduit 7. Une extrémité du thermostat 25 coopère avec le clapet 10 pour réguler le débit du fluide de refroidissement traversant le 30 conduit 7. Le thermostat 25 et le clapet 10 interagissent par une liaison de type appui-plan. Du fait du guidage en translation entre le clapet 10 et le conduit 7 et de la présence d'un appui-plan entre le thermostat 25 et le clapet 10, il est possible de tolérer un défaut de coaxialité entre le thermostat 25 et le conduit 7 supérieur au défaut toléré par les systèmes existants. 35 Lorsque le moteur est froid, le clapet thermostatique 26 obture le conduit 27 menant au radiateur et le clapet 10 est ouvert. Comme on peut l'observer sur la figure 3, si la pression dans la chambre 4 demeure inférieure à la pression exercée par le ressort 21 sur le clapet de régulation de pression 20, le clapet de régulation de pression 20 demeure fermé et le fluide de refroidissement 2 est conservé dans la chambre 4.

Tel que cela apparaît sur la figure 1, lorsque la pression est trop élevée dans la chambre 4 et dans le conduit 7, le clapet de régulation de pression 20 est ouvert et le fluide 2 peut s'échapper dans la chambre 5. Lorsque le moteur est chaud, le thermostat 25 translate pour ouvrir le clapet thermostatique 26 et fermer le clapet 10, tel que représenté sur la figure 4.

Ainsi, le conduit 27 menant au radiateur est libéré et le conduit 7 est obturé. La pression exercée sur le clapet de régulation de pression 20 n'est pas suffisante pour le dégager de sa position fermée. Seule une partie du fluide de refroidissement 2 passe au travers du conduit 7 grâce à la fente 55 de la bague 50. Cela constitue une fuite calibrée dont le débit est sensiblement inférieur ou égal à 2 litres par minutes. Il peut arriver que le thermostat 25 translate, pour ouvrir le clapet thermostatique 26, au-delà de la longueur de course standard. Dans ce cas de figure, représenté sur la figure 5, le clapet 10 déplace la bague 50 à l'intérieur du conduit 7. Comme on peut l'observer, dans cette situation, la bague 50 reste en contact avec le 20 clapet 10 et le clapet de régulation de pression 20, maintenant ainsi fermé le conduit 7. Le ressort 21, associé aux nervures 9, permet au clapet de régulation de pression 20 de remplir à la fois la fonction d'évacuation d'une surpression de fluide 2, et de servir de dispositif d'amortissement pour que le dispositif 1 soit pleinement 25 opérationnel en cas de sur-course du thermostat 25. Les figures 6 et 7 présentent un second mode de réalisation de l'invention dans lequel le clapet de régulation de pression 20 est absent. Selon ce second mode de réalisation, la seconde surface axiale d'appui 52 de la bague 50 présente une nervure annulaire extérieure 59. La nervure annulaire 30 extérieure 59 permet de maintenir une extrémité du ressort de compression 21 en appui contre la seconde surface axiale d'appui 52 de la bague 50. Dans ce second mode de réalisation, le ressort de compression 21 permet de maintenir la bague 50 en contact avec le clapet 10, lorsque le clapet 10 est fermé. 35 Dans ces deux formes de réalisations, l'invention présente un dispositif de commande du débit d'un fluide de refroidissement d'un moteur, dont l'encombrement est réduit, qui s'affranchit des contraintes de coaxialité des dispositifs de l'art antérieur et qui est compatible avec différents thermostats. De plus, le dispositif selon l'invention permet de maîtriser le débit de fuite entre le clapet et le conduit.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits ci-dessus et illustrés par les différentes figures, ces modes de réalisations n'ayant été donnés qu'à titre d'exemples. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques, sans pour autant sortir du domaine de l'invention. Ainsi, le dispositif 1 peut être également un collecteur d'entrée d'eau d'un circuit de refroidissement d'un moteur.15

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur comprenant un bâti (3) dans lequel sont ménagées deux chambres (4-5) délimitées par une cloison (6), les deux chambres (4-5) communiquant via un conduit 5 (7) présentant une paroi cylindrique et deux extrémités, un clapet (10) apte à pénétrer dans le conduit (7), un thermostat (25) et un élément mobile positionné à une extrémité du conduit, le dispositif (1) comportant en outre des moyens de guidage en translation du clapet (10) par rapport au conduit (7), et le clapet (10) et le thermostat (25) étant reliés par des moyens de liaison de type appui-plan ; caractérisé en ce que 10 le dispositif (1) comprend une bague (50) mobile engagée dans le conduit (7) exerçant une pression radiale sur les parois du conduit et présentant une première surface axiale d'appui (51) adaptée pour être en contact de type appui-plan avec le clapet (10) et une seconde surface axiale d'appui (52) adaptée pour être en contact de type appui-plan avec l'élément mobile. 15
2. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague (50) présente une paroi cylindrique (54) dans laquelle est ménagée une fente (55) longitudinale pour permettre la réduction du diamètre de la bague (50) lors de l'engagement dans le 20 conduit (7).
3. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bague (50) présente des crénelures (56) ménagées dans la paroi cylindrique (54), en 25 regard de la surface axiale d'appui (52) sur l'élément mobile.
4. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague (50) présente une nervure annulaire (57) située dans la surface axiale d'appui 30 (51) sur le clapet (10).
5. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement d'un moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet (10) comprend des moyens de crochetage de la bague (50) conçus pour s'engager dans la nervure 35 annulaire (57), pour retenir la bague (50) lors de la circulation d'un fluide (2).
6. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de crochetage comprennent au moins une patte (15), reliée au clapet (10), qui présente un ergot (16).
7. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet (10) présente une surface annulaire (13) adaptée pour être en contact de type appui-plan avec la nervure annulaire (57) sur la surface axiale d'appui (51) de la bague (50) sur le clapet (10).
8. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une 15 extrémité du conduit (7) présente un épaulement (8) interdisant à la bague (50) de sortir du conduit (7) par ladite extrémité.
9. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement (2) d'un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 20 l'élément mobile est un clapet de régulation de pression (20) adapté pour obturer une extrémité du conduit (7).
10. Dispositif (1) de commande du débit d'un fluide de refroidissement 25 (2) d'un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément mobile est un ressort (21) dont une extrémité est adaptée pour être en contact avec la seconde surface axiale d'appui (52) de la bague (50). 30