FR3051850A1

FR3051850A1 - Element thermostatique

Info

Publication number: FR3051850A1
Application number: FR1654660A
Authority: FR
Inventors: Frederic Jager; Denis Baudoin
Original assignee: Vernet SA
Current assignee: Vernet SA
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: FR3051850B1; US11053928B2; US20200332779A1; GB201818995D0; GB2565696B; CN109312726A; WO2017202981A1; RU2018140947A; GB2565696A; RU2742589C2; RU2018140947A3; CN109312726B; BR112018074175A2; DE112017002642T5

Abstract

Cet élément comporte une coupelle, contenant une matière thermodilatable, un piston, déplaçable en translation suivant un axe (X-X) sous l'action de la matière thermodilatable, un guide (40) de guidage du piston, fixé à la coupelle, et un tampon (60), réalisé en un matériau élastomérique et interposé entre la matière thermodilatable et le guide. Le guide est pourvu d'un alésage (41), centré sur l'axe et incluant une première partie d'alésage (41.2), présentant une section transversale constante, une deuxième partie d'alésage (41.1), recevant le piston et présentant une section transversale à la fois constante et plus petite que celle de la première partie d'alésage, et une troisième partie d'alésage (41.3) raccordant continument les première et deuxième parties d'alésage. Selon l'invention, le tampon est constitué à la fois de première et seconde parties terminales (62, 61), qui, à l'état assemblé de l'élément thermostatique, sont respectivement reçues dans les première et deuxième parties d'alésage quelle que soit la position translatée du piston, et d'une partie courante (63), qui relie coaxialement les première et seconde parties terminale et qui, avant assemblage du tampon au reste de l'élément thermostatique, est au moins localement conformée de manière amincie par rapport à la première partie terminale de sorte que, à l'état assemblé de l'élément thermostatique, lorsque le piston se translate, la partie courante passe de l'une à l'autre des première et deuxième parties d'alésage, via la troisième partie d'alésage, en relâchant partiellement des contraintes internes de déformation du tampon.

Description

Elément thermostatique

La présente invention concerne un élément thermostatique, c’est-à-dire un élément qui, en utilisant une matière thermodilatable, transforme une énergie calorifique en une énergie mécanique.

De tels éléments sont couramment utilisés dans le domaine de la régulation de fluide puisqu’ils permettent de répartir une voie d’alimentation fluidique en une ou plusieurs voies de distribution, en fonction de la chaleur du fluide à réguler et/ou d’autres sources de chaleur. Ces éléments sont par exemple agencés au sein de circuits de refroidissement dans lesquels circule un fluide de refroidissement, notamment les circuits de refroidissement pour les moteurs thermiques de véhicule automobile ou analogues. Bien entendu, d’autres exemples d’application sont envisageables, tels que les circuits d’huile de moteur et de boîte de vitesse, ainsi que les circuits sanitaires d’eau.

Typiquement, un élément thermostatique comporte une coupelle métallique de forme générale tubulaire et contenant une matière thermodilatable telle qu’une cire. L’élément thermostatique comporte également un piston coaxial à la coupelle et déplaçable en translation axiale par rapport à cette coupelle sous l’effet de la dilatation de la matière thermodilatable contenue dans la coupelle, lorsque cette matière est échauffée. En se dilatant, la matière thermodilatable entraîne le piston de sorte que ce dernier se déploie vis-à-vis de la coupelle, tandis que, lors du refroidissement de la matière thermodilatable, le piston est rappelé vers la coupelle, généralement sous l’action d’un ressort associé à l’élément thermostatique.

Pour guider les déplacements en translation du piston, l’élément thermostatique comporte un guide métallique alésé, à l’intérieur duquel coulisse le piston, ce guide constituant ainsi une pièce de guidage qui est fixée à la coupelle.

En outre, pour éviter, à la fois, que la matière thermodilatable ne s’échappe à l’extérieur de la coupelle lors des mouvements du piston et qu’un liquide extérieur à l’élément thermostatique, typiquement dans lequel baigne cet élément thermostatique, ne puisse s’infiltrer le long du piston jusqu’à l’extrémité axiale de ce dernier tournée vers la coupelle, il est connu d’étancher la matière thermodilatable vis-à-vis de l’extérieur par une pièce souple, retenue par rapport à la coupelle. Cette pièce souple d’étanchéité peut notamment être réalisée sous la forme d’un diaphragme dit plat, qui s’étend globalement à la perpendiculaire de l’axe de translation du piston. Le diaphragme se retrouve interposé axialement entre la matière thermodilatable et le piston : lors de la dilatation de la matière thermodilatable, le diaphragme se déforme pour transmettre un mouvement au piston afin qu’il se translate. On comprend que la course du piston est ainsi directement liée à l’amplitude de déformation du diaphragme.

Afin d’augmenter la course du piston pour une déformation du diaphragme donnée, il est connu de recourir à un tampon qui est intercalé entre le diaphragme et le piston, en étant reçu dans l’alésage du guide. Plus précisément, le tampon est reçu de part et d’autre d’un étranglement de cet alésage, tandis que le piston est reçu dans la partie de l’alésage située du côté de l’étranglement tourné axialement à l’opposé de la coupelle. Ce tampon est un cylindre de matériau élastomérique, par exemple de caoutchouc, dont la section transversale est la même, voire est plus grande que celle de la partie de l’alésage située du côté de l’étranglement tourné axialement vers la coupelle. De cette façon, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, la partie terminale du tampon, qui est tournée à l’opposé de la coupelle, est montée en force dans l’étranglement et au-delà, moyennant la déformation élastique du matériau élastomérique constituant le tampon. De plus, lors de la dilatation de la matière thermodilatable, l’étendue de cette partie terminale du tampon, passant dans l’étranglement de l’alésage et au-delà de cet étranglement, augmente, ce qui accroît la quantité de matériau élastomérique déformée et ce qui entraîne un plus grand déploiement du piston comparativement à la situation où l’alésage serait dépourvu de l’étranglement précité.

Ceci étant, à la longue, c’est-à-dire du fait de la répétition des cycles de déploiement-rappel du piston, les contraintes de déformation répétées qui sont appliquées au tampon tendent à détériorer significativement ce tampon, en particulier par usure due aux frottements du tampon dans le guide au niveau de l’étranglement de ce dernier. Autrement dit, le vieillissement du tampon s’accompagne de l’endommagement sévère de son matériau constitutif, notamment du fait des contraintes internes qu’il doit encaisser au niveau de l’ètrangement de l’alésage. Les performances de l’élément thermostatique s’en trouvent bien entendu dégradées, le tampon n’assurant plus ou que très partiellement son effet d’augmentation de la course du piston.

Le but de la présente invention est de proposer un élément thermostatique amélioré, dont les performances en lien avec son tampon sont préservées dans le temps. A cet effet, l’invention a pour objet un élément thermostatique, comportant : - une coupelle qui contient une matière thermodilatable, - un piston qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est déplaçable par rapport à la coupelle en translation suivant un axe sous l’action de la matière thermodilatable lors d’une dilatation de cette matière. - un guide de guidage du piston en translation, lequel guide est fixé à la coupelle à l’état assemblé de l’élément thermostatique et est pourvu d’un alésage qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est centré sur l’axe et qui inclut trois parties d’alésage, distinctes et coaxiales, à savoir : - une première partie d’alésage qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est tournée axialement vers la coupelle et présente une section transversale qui est sensiblement constante le long de l’axe, - une deuxième partie d’alésage qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est tournée axialement à l’opposé de la coupelle et présente une section transversale qui est à la fois sensiblement constante le long de l’axe et plus petite que la section transversale de la première partie d’alésage, le piston étant axialement reçu dans cette deuxième partie d’alésage de manière ajustée, et - une troisième partie d’alésage, qui raccorde l’une à l’autre les première et deuxième parties d’alésage de manière continue, et - un tampon de transmission de mouvement entre la matière thermodilatable et le guide, lequel tampon est réalisé en un matériau élastomérique et est, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, à la fois axialement interposé entre la matière thermodilatable et le guide et axialement reçu dans les première, deuxième et troisième parties d’alésage en y étant déformé, caractérisé en ce que le tampon est constitué : - d’une première partie terminale qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est reçue dans la première partie d’alésage quelle que soit la position translatée du piston, et - d’une seconde partie terminale, qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est axialement opposée à la première partie terminale et est reçue dans la deuxième partie d’alésage quelle que soit la position translatée du piston, et - d’une partie courante, qui relie coaxialement les première et seconde parties terminales et qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, est au moins localement conformée de manière amincie par rapport à la première partie terminale de sorte que, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, lorsque le piston se translate, la partie courante passe de l’une à l’autre des première et deuxième parties d’alésage, via la troisième partie d’alésage, en relâchant partiellement des contraintes internes de déformation du tampon.

Ainsi, l’invention va à l’encontre du préjugé technique consistant à proposer les tampons des éléments thermostatiques sous forme d’une pièce élastomérique rigoureusement cylindrique. En effet, l’invention prévoit que la partie courante du tampon est amincie par rapport à la partie terminale de ce dernier, tournée vers la coupelle, et, de préférence, aussi par rapport à la partie terminale opposée du tampon. Au niveau de l’étranglement de l’alésage entre les parties de ce dernier respectivement moins large et plus large, la partie courante du tampon se trouve ainsi soumise à des contraintes de déformation moindres que si cette partie courante n’était pas amincie par rapport à au moins l’une des parties terminales du tampon : grâce à l’invention, les contraintes internes du tampon, qui résultent de sa déformation dés lors qu’il est reçu dans l’alésage, se relâchent partiellement, en étant ainsi contenues â des valeurs bien moindres que celles générées en l’absence d’amincissement de la partie courante du tampon. De plus, comme le contact entre le tampon et l’étranglement de l’alésage s’effectue exclusivement le long de la partie courante du tampon lors de la translation du piston, ce relâchement des contraintes internes de déformation est effectif quelle que soit la position translatée du piston lors de la dilatation et contraction de la matière thermodilatable. Il en résulte que, tout en bénéficiant de l’effet du tampon sur l’augmentation de la course du piston, on évite ou, à tout le moins, on réduit et/ou on repousse la dégradation de ce tampon, due à son frottement contre l’étranglement de l’alésage. Autrement dit, le vieillissement du tampon de l’élément thermostatique conforme à l’invention est maîtrisé. Il en résulte, entre autres, que l'hystérésis de l’élément thermostatique conforme à l’invention, après endurance, est maîtrisée, dans le sens où, grâce â la préservation des performances de son tampon, les positionnements de son piston, pour une valeur de température donnée, selon que la température est respectivement montante ou descendante sont distants l’un de l’autre d’une différence qui, même à la longue, présente des valeurs dont la moyenne est faible et dont la dispersion est limitée.

La limitation de l’intensité maximale des contraintes est avantageusement accentuée notamment en jouant sur la forme et l’étendue axiale de l’amincissement de la partie courante, ainsi que sur le dimensionnement relatif de cet amincissement et des parties de l’alésage situées de part et d’autre de son étranglement, comme présenté plus en détail dans des exemples de réalisation décrits par la suite.

Suivant des caractéristiques additionnelles avantageuses de l’élément thermostatique conforme â l’invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - La partie courante inclut : - une sous-partie de plus petite section qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, présente, sur toute son étendue axiale qui, le cas échéant, est ponctuelle, une section transversale qui : - est sensiblement constante, - correspond à la section transversale minimale de la partie courante, - est plus petite que la section transversale minimale de la première partie terminale, et - est plus petite que la section transversale de la première partie d’alésage ; et - une première sous-partie de jonction, qui relie la sous-partie de plus petite section et la première partie terminale et qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, a sa section transversale qui varie le long de l’axe. - La partie courante est, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, au moins localement conformée de manière amincie également par rapport à la seconde partie terminale. - Avant assemblage du tampon au reste de l’èlèment thermostatique, la section transversale de la sous-partie de plus petite section est à la fois plus petite que la section transversale minimale de la seconde partie terminale et plus grande que la section transversale de la deuxième partie d’alésage ; et la partie courante inclut en outre une seconde sous-partie de jonction, qui relie la sous-partie de plus petite section et la seconde partie terminale et qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, a sa section transversale qui varie le long de l’axe. - Avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, la section transversale de la sous-partie de plus petite section est au moins 5% plus petite que la section transversale minimale de la première partie terminale et que, le cas échéant, la section transversale minimale de la seconde partie terminale. - Avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, la sous-partie de plus petite section présente une dimension axiale valant au moins 75%, voire au moins 90%, de la dimension axiale de la partie courante. - Avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, la section transversale minimale de la première partie terminale et, le cas échéant, la section transversale minimale de la seconde partie terminale sont sensiblement identiques à la section terminale de la première partie d’alésage. - Avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, la partie courante est symétrique par rapport à un plan médian, qui est perpendiculaire à l’axe à l’état assemblé de l’élément thermostatique, et par rapport auquel les première et seconde parties terminales sont symétriques l’une de l’autre. - Les sections transversales des première, deuxième et troisième parties d’alésage sont à profil circulaire ; et, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, les sections transversales de la première partie terminale, de la partie courante et de la seconde partie terminale sont à profil circulaire. - L’élément thermostatique comporte en outre un diaphragme d’étanchement de la matière thermodilatable, qui, à l’ètat assemblé de l’èlèment thermostatique, est retenu par rapport à la coupelle de manière à empêcher la matière thermostatique de s’échapper de cette coupelle et est axialement interposé entre la matière thermodilatable et la première partie terminale du tampon. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d’un élément thermostatique conforme à l’invention, dans un état assemblé ; - la figure 2 est un éclaté d’une partie, incluant un tampon, de l’élément thermostatique de la figure 1, avant assemblage de cet élément thermostatique ; - la figure 3 est une coupe, dans le même plan que celui de la figure 1, de la partie, non encore assemblée, de l’élément thermostatique montrée à la figure 2 ; et - les figures 4 à 8 sont des coupes similaires à celle de la figure 3, montrant respectivement des variantes de tampon conformes à l’invention.

Sur la figure 1 est représenté un élément thermostatique 1 comportant une coupelle rigide 10 réalisée typiquement en un alliage métallique bon conducteur de la chaleur, par exemple en laiton. Cette coupelle 10 présente une forme globalement tubulaire, centrée sur un axe X-X. Dans l’exemple de réalisation considéré sur la figure, la coupelle 10 inclut principalement un fût 11 de forme cylindrique, à base circulaire centrée sur l’axe X-X. Ce fût 11 est fermé à l’une de ses extrémités axiales par une paroi de fond 12. De la sorte, la coupelle 10 contient une matière thermodilatable 20 stockée à l’intérieur du fût 11, cette matière thermodilatable étant par exemple constituée d’une cire, éventuellement chargée d’une poudre présentant une bonne conductibilité thermique, par exemple une poudre de cuivre.

Par commodité, la suite de la description est orientée en considérant que les termes « inférieur » et « bas » désignent une direction s’étendant suivant l’axe X-X et orientée vers la paroi de fond 12, autrement dit vers la partie basse des figures 1 à 3, tandis que les termes « supérieur » et « haut » désignent une direction de sens opposé. L’élément thermostatique 1 comporte un piston 30 qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, comme représenté sur la figure 1, est agencé coaxialement à la coupelle 10. L’extrémité inférieure de ce piston 30 est tournée axialement vers la coupelle 10 et est prévue pour subir l’action de la matière thermodilatable 20 lorsque cette matière se dilate suite à son échauffement. Par le biais d’aménagements décrits ci-aprés, la variation du volume de la matière thermodilatable échauffée provoque un déplacement translatif vers le haut du piston 30 suivant l’axe X-X par rapport à la coupelle 10.

Le mouvement translatif du piston 30 est guidé par une pièce rigide formant un guide 40 appartenant à l’élément thermostatique 1. Ce guide 40, tout comme le piston 30, sont notamment réalisés en métal. Comme bien visible sur la figure 2, sur laquelle n’est représentée qu’une moitié du guide 40, ce dernier présente une forme globalement tubulaire, en formant un alésage central 41 qui, comme représenté sur la figure 1, est centré sur l’axe X-X à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1.

Comme bien visible sur les figures 2 et 3, l’alésage 41 est réparti suivant l’axe X-X en trois parties d’alésage 41.1,41.2 et 41.3, qui sont distinctes les unes des autres et qui sont coaxiales les unes avec les autres. La partie d’alésage 41.1 est celle qui, parmi les trois parties d’alésage, est tournée axialement à l’opposé de la coupelle 10, tandis que la partie d’alésage 41.2 est celle qui est tournée axialement vers cette coupelle, la partie d’alésage 41.3 étant disposée axialement entre les parties d’alésage 41.1 et 41.2 en raccordant ces parties d’alésage l’une à l’autre de manière continue. Les parties d’alésage 41.1 et 41.2 présentent chacune une section transversale, c’est-à-dire une section dans un plan géométrique perpendiculaire à l’axe X-X, qui est constante le long de l’axe X-X, la section transversale de la partie d’alésage 41.2 étant prévue strictement plus grande que celle de la partie d’alésage 41.1.

Dans l’exemple de réalisation considéré ici, l’alésage 41 présente, sur toute son étendue axiale, une section transversale à profil circulaire, centrée sur l’axe X-X : aussi, comme indiqué sur la figure 3, le diamètre D41.1 de la section transversale de la partie d’alésage 41.1 est strictement inférieur au diamètre D41.2 de la section transversale de la partie d’alésage 41.2. De plus, la partie d’alésage 41.3 présente une section transversale dont le diamètre passe progressivement, suivant l’axe X-X, du diamètre D41.1 à l’extrémité supérieure de la partie d’alésage 41.3, au diamètre D41.2 à l’extrémité inférieure de la partie d’alésage 41.3. A l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, comme représenté sur la figure 1, le piston 30 est reçu axialement dans la partie d’alésage 41.1, et ce de manière ajustée, la section transversale de cette partie d’alésage 41.1 étant identique à la section transversale du piston 30 de façon à permettre le coulissement guidé, selon l’axe X-X, du piston 30 à un jeu fonctionnel près de façon à permettre le coulissement guidé, selon l’axe X-X, du piston 30.

Le guide 40 est également pourvu d’une collerette extérieure inférieure 42 qui est conçue pour être fixée fermement, notamment par sertissage, à une collerette 13 de la coupelle 10, prévue à l’extrémité supérieure du fût 11. A l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, comme sur la figure 1, le guide 40 est ainsi fixé à la coupelle 10 par sertissage de la collerette 13 sur la collerette 42.

Afin d’étancher la matière thermodilatable 20 vis-à-vis de l’extérieur de la coupelle 10, en particulier afin, d’une part, d’éviter que la matière thermodilatable ne s’échappe à l’extérieur de la coupelle lors de la dilatation de cette matière et, d’autre part, d’empêcher qu’un liquide, typiquement dans lequel l’élément thermostatique 1 baigne en service, puisse s’infiltrer vers le bas le long du piston 30, l’élément thermostatique 1 comporte un diaphragme d’étanchéité 50. Comme représenté sur la figure 1, le diaphragme 50 est réalisé sous forme d’une membrane globalement plate, qui est constituée d’un matériau souple, tel que du caoutchouc soit naturel, soit synthétique, et qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, s’étend de manière essentiellement perpendiculaire à l’axe X-X. Dans l’exemple de réalisation considéré ici, le diaphragme 50 inclut une partie périphérique 51, qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est fixée fermement à la coupelle 10, en étant ici pressée contre un épaulement interne de la collerette 13 par la collerette 42 du guide 40. Le diaphragme 50 inclut également une partie centrale 52 qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, est traversée par l’axe X-X et est interposée axialement entre la matière thermodilatable 20 et le piston 30. Lors de la dilatation de la matière thermodilatable 20, le diaphragme 50 se déforme élastiquement sous l’action de la matière thermodilatable : plus précisément, la partie centrale 52 du diaphragme 50 se déforme alors vers le haut, en progressant axialement vers le haut à l’intérieur de la partie d’alésage 41.2 du guide 40, en transmettant ainsi une contrainte d’entraînement vers le haut à destination du piston 30. Pour accentuer l’effet d’entraînement du piston 30 résultant de la déformation du diaphragme 50, ainsi que pour centrer sur l’axe X-X cet effet d’entraînement, la face supérieure de la partie centrale 52 est, ici, avantageusement bombée vers le haut, de manière centrée sur l’axe X-X.

En pratique, la forme de réalisation du diaphragme 50 n’est pas limitative de l’invention du moment que, tout étant retenu par rapport à la coupelle 10 de manière à empêcher la matière thermodilatable 20 de s’échapper de l’élément thermostatique 1 et tout en étant axialement interposé entre la matière thermodilatable et le piston 30, ce diaphragme 50 transmette, par sa déformation, un mouvement d’entraînement axial du piston 30 vers le haut lors de la dilatation de la matière thermodilatable.

Afin d’augmenter l’effet d’entraînement du piston 30 résultant de la déformation du diaphragme 50, l’élément thermostatique 1 comporte un tampon 60 qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, comme représenté sur la figure 1, est axialement intercalé entre le diaphragme 50 et le piston 30, plus précisément entre la partie centrale 52 de ce diaphragme et l’extrémité inférieure du piston 30. Le tampon 60 permet ainsi de réaliser une transmission de mouvement axiale entre le diaphragme 50 et le piston 30, donc entre la matière thermodilatable 20 et ce piston.

Le tampon 60, qui est avantageusement réalisé sous forme d’une pièce monobloc, est constitué d’un matériau élastomérique, en particulier du caoutchouc soit naturel, soit synthétique.

Comme bien visible sur les figures 1 à 3, le tampon 60 est, suivant la direction qui correspond à l’axe X-X à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, réparti en trois parties distinctes, à savoir deux parties terminales opposées, respectivement supérieure 61 et inférieure 62, et une partie courante 63 reliant coaxialement les parties terminales supérieure 61 et inférieure 62.

La partie courante 63 comporte principalement une sous-partie 63.1, dite de plus petite section, qui, avant assemblage du tampon 60 au reste de l’élément thermostatique 1, comme sur les figures 2 et 3, présente une section transversale, c’est-à-dire une section dans un plan géométrique qui est perpendiculaire à l’axe correspondant à l’axe X-X à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, qui correspond à la section transversale minimale de la partie courante 63, la section transversale de cette sous-partie 63.1 étant constante sur toute son étendue axiale. Cette section transversale de la sous-partie 63.1 est plus petite que les sections transversales minimales respectives de la partie terminale supérieure 61 et de la partie terminale inférieure 62, étant remarqué que, dans la forme de réalisation des figures 2 et 3, les sections transversales respectives des parties terminales 61 et 62 sont constantes le long de l’axe X-X et sont, en outre, identiques l’une à l’autre.

Suivant une conformation avantageuse, qui est mise en œuvre dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures 2 et 3 et qui facilite notamment la fabrication du tampon 60 ainsi que son assemblage au reste de l’élément thermostatique 1, les sections transversales de la sous-partie 63.1 et des parties terminales 61 et 62 sont à profil circulaire, de sorte que, comme indiqué sur la figure 3, le diamètre D63.1 de la section transversale de la sous-partie 63.1 est plus petit que le diamètre D61 de la section transversale de la partie terminale 61 et que le diamètre D62 de la section transversale de la partie terminale 62.

Pour accommoder la variation entre les diamètres D61 et D63.1, plus généralement entre les sections transversales respectives de la partie terminale 61 et de la sous-partie 63.1 de la partie courante 63, la partie courante 63 inclut une sous-partie 63.2 de jonction entre sa sous-partie 63.1 et la partie terminale 61. De même, pour accommoder la variation entre les diamètres D62 et D63.1, plus généralement entre les sections transversales respectives de la partie terminale inférieure 62 et de la sous-partie 63.1 de la partie courante 63, cette dernière inclut une sous-partie 63.3 de jonction entre sa sous-partie 63.1 et cette partie terminale inférieure 62. Dans la forme de réalisation des figures 2 et 3, les sous-parties de jonction 63.2 et 63.3 représentent une part marginale de la partie courante 63, dans le sens où la dimension axiale, notée L63.1, de la sous-partie 63.1 vaut au moins 75%, voire au moins 90%, de la dimension axiale, notée L63, de la partie courante 63, ce qui revient à dire que le cumul des dimensions axiales respectives des sous-parties de jonction 63.2 et 63.3 vaut moins de 25%, voire moins de 10%, de la dimension L63. D’ailleurs, à titre de variante non représentée, le tampon 60 peut être réalisé en étant dépourvu de parties de jonction similaires aux sous-parties de jonction 63.2 et 63.3, au profit de sous-parties de jonction épaulées et à étendue axiale ponctuelle.

Suivant un aspect de conformation particulièrement avantageux, qui est mis en œuvre dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures 2 et 3, la partie courante 63 est symétrique par rapport à un plan médian géométrique P qui est perpendiculaire à l’axe X-X à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1 : les parties terminales supérieure 61 et inférieure 62 sont symétriques l’une de l’autre par rapport à ce plan médian P. De cette façon, le plan P constitue un plan de symétrie pour le tampon 60 de sorte que ce dernier peut être assemblé au reste de l’élément thermostatique 1 avec indifféremment l’une ou l’autre de ses parties terminales 61 et 62 tournée vers le haut. On comprend que les manipulations d’assemblage de l’élément thermostatique 1 en sont facilitées. A l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, comme représenté sur la figure 1, la partie terminale supérieure 61 du tampon 60 est reçue dans la partie d’alésage 41.1 et la partie terminale inférieure 62 est reçue dans la partie d’alésage 41.2, tandis que la partie courante 63 du tampon est reçue, pour sa région haute, dans la partie d’alésage 41.1 et, pour sa région basse, dans la partie d’alésage 41.2, en occupant continûment, entre les régions haute et basse précitées, la partie d’alésage 41.3. Ainsi, lors de sa dilatation, la matière thermodilatable 20 appuie axialement vers le haut contre la partie terminale inférieure 62 du tampon 60, au travers du diaphragme 50 interposé entre la matière thermodilatable et cette partie terminale inférieure 62. Cet appui entraîne le tampon 60 vers le haut qui, par déformation élastique, s’allonge axialement dans l’alésage 40, en particulier dans la partie d’alésage 41.1, en appuyant vers le haut sa partie terminale supérieure 61 contre le piston 30, provoquant la translation vers le haut de ce dernier.

Plus précisément, le tampon 60 est conçu, notamment de par son dimensionnement axial, pour que, lors de la dilatation de la matière thermodilatable, la partie terminale supérieure 61 reste dans la partie d’alésage 41.1, sans atteindre la partie d’alésage 41.3, quelle que soit la position translatée du piston, et la partie terminale inférieure 62 reste dans la partie d’alésage 41.2, sans atteindre la partie d’alésage 41.3, quelle que soit la position translatée du piston : ainsi, lors de la dilatation de la matière thermodilatable 20, seule la partie courante 63 du tampon 60 passe entre la partie d’alèsage 41.1 et la partie d’alésage 41.2 via la partie d’alésage 41.3.

De plus, la section transversale de la sous-partie 63.1 du tampon 60 est avantageusement dimensionnée pour, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique 1, être à la fois plus grande que la section transversale de la partie d’alésage 41.1 et plus petite que la section transversale de la partie d’alésage 41.2 : ainsi, dans l’exemple de réalisation considéré ici, comme bien visible sur la figure 3, le diamètre D63.1 de la section transversale de la sous-partie courante 63.1 est plus grand que le diamètre D41.1 de la section transversale de la partie d’alésage 41.1 et est plus petit que le diamètre D41.2 de la section transversale de la partie d’alésage 41.2. De cette façon, à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, la région haute de la partie courante 63, reçue dans la partie d’alésage 41.1, est reçue serrée radialement dans cette partie d’alésage 41.1, tandis que la région basse de la partie courante 63, reçue dans la partie d’alésage 41.2, n’est pas serrée par cette partie d’alésage 41.2, un jeu radial pouvant, en principe, se former entre eux. En pratique, le jeu précité n’apparaît pas sur la figure 1 du fait que le serrage de la région haute de la partie courante 63 dans la partie d’alésage 41.1 entraîne la déformation élastique de cette région haute, le matériau élastomérique du tampon 60 se déformant alors pour occuper tout l’espace disponible, y compris le jeu précité, de façon à minimiser les contraintes internes que subit ce matériau.

On comprend ainsi l’intérêt que la partie courante 63 du tampon 60 soit prévue amincie par rapport à ses parties terminales 61 et 62 : à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, lorsque le piston 30 se translate aussi bien en déploiement lors de la dilatation de la matière thermodilatable qu’en rappel lors de la contraction de cette matière, la partie courante 63 relâche une partie des contraintes internes de déformation du tampon 60 de sorte que ce dernier est sollicité avec des contraintes internes qui sont moins élevées que si la partie courante 63 avait présenté, avant assemblage du tampon 60, une section transversale identique à celles des parties terminales 61 et 62. Cette limitation des contraintes internes au tampon 60 réduit l’intensité avec laquelle la partie courante 63 frotte contre l’alésage 41, en particulier contre la partie d’alésage 41.3 dont la progressivité de la variation de la section transversale s’avère favorable à cet égard. En pratique, l’effet de relâchement partiel des contraintes internes du tampon 60 est substantiel dès lors que la section transversale de la partie courante 63 au niveau de sa sous-partie 63.1 est au moins 5%, voire au moins 10%, voire au moins 15%, voire au moins 20%, voire au moins 25% plus petite que les sections transversales respectives des parties terminales 61 et 62.

En limitant ainsi les contraintes internes précitées, on évite la dégradation prématurée du tampon 60, en particulier de son matériau élastomérique constitutif, en limitant et/ou repoussant dans le temps l’usure de ce matériau résultant de son frottement contre l’alésage 41 du guide 40. Bien entendu, lors de la modification de la position translatée du piston 30, les contraintes internes précitées sont modifiées de manière correspondante, du fait de la variation de l’étendue axiale de la partie courante 63 reçue dans la partie d’alésage 41.1, moyennant le frottement de cette partie courante 63 contre la partie d’alésage 41.3.

Par ailleurs, lorsque le tampon 60 est entraîné vers le haut par le diaphragme 50 déformé sous l’effet de la matière thermodilatable 20 lors de la dilatation de cette dernière, dans la mesure où la partie terminale supérieure 61 et la région haute de la partie courante 63 du tampon sont contraintes radialement dans la partie d’alésage 41.1, le tampon 60 s’y déforme en s’allongeant substantiellement vers le haut, par élasticité de son matériau élastomérique constitutif : autrement dit, le tampon 60 augmente bien l’effet d’entraînement du piston 30 résultant de la déformation du diaphragme 50, permettant ainsi d’obtenir, pour une déformation donnée du diaphragme 50, une course translative du piston plus importante que la seule amplitude axiale de la déformation du diaphragme.

Afin d’optimiser â la fois la limitation des contraintes internes du tampon 60 et l’effet d’entraînement augmenté du piston 30 par ce tampon, tout en facilitant l’assemblage du tampon 60 au reste de l’élément thermostatique 1, la section transversale de la partie terminale supérieure 61 ou bien la section transversale de la partie terminale inférieure 62, voire, avantageusement, ces deux sections transversales, sont identiques â la section transversale de la partie d’alésage 41.2 : dans l’exemple de réalisation considéré ici, comme montré sur la figure 3, cela revient à ce que les diamètres D61 et /ou D62 soient égaux au diamètre D41.2.

Sur les figures 4 à 8 sont représentées des variantes de réalisation du tampon 60, respectivement référencées 160, 260, 360, 460 et 560.

Chacun des tampons 160, 260, 360, 460 et 560 est constitué : -d’une partie terminale supérieure 161, 261, 361, 461, 561 qui est fonctionnellement similaire à la partie terminale 61 du tampon 60, dans le sens où à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, cette partie terminale 161, 261, 361, 461, 561 est reçue dans la partie d’alésage 41.1 de l’alésage 41 quelle que soit la position translatée du piston 30, -d’une partie terminale inférieure 162, 262, 362, 462, 562 qui est fonctionnellement similaire à la partie terminale 62 du tampon 60, dans le sens où, à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, cette partie terminale 162, 262, 362, 462, 562 est reçue dans la partie d’alésage 41.2 de l’alésage 41 quelle que soit la position translatée du piston 30, et - d’une partie courante 163, 263, 363, 463, 563 qui est fonctionnellement similaire à la partie courante 63 du tampon 60, dans le sens où cette partie courante 163, 263, 363, 463, 563 relie coaxialement les parties terminales supérieure et inférieure, passe entre les parties d’alésage 41.1 et 41.2, via la partie d’alésage 41.3, lorsque le piston 30 se translate à l’état assemblé de l’élément thermostatique 1, et est, avant assemblage du tampon 160, 260, 360, 460, 560 au reste de l’élément thermostatique 1, au moins localement conformée de manière amincie par rapport à la partie terminale inférieure de ce piston, ainsi que, pour les tampons 160, 260 et 360, par rapport à la partie terminale supérieure du tampon.

En prévoyant que la partie courante 63, 163, 263 et 363 des tampons 60, 160, 260 et 360 est amincie à la fois par rapport à sa partie terminale supérieure 61, 161, 261 et 261 et par rapport à sa partie terminale inférieure 62, 162, 262 et 362, de la graisse peut avantageusement être piégée entre l’alésage 41 et cette partie courante du piston : une poche ou réserve de graisse est en effet délimitée radialement entre l’alésage et la partie courante du tampon, tout en étant fermée de manière étanche à ses extrémités haute et basse par, respectivement, les parties terminales supérieure et inférieure du tampon qui sont reçues serrées dans les parties d’alésage 41.1 et 41.2. La graisse ainsi retenue par la partie courante 63, 163, 263 et 263, notamment au niveau de la partie d’alésage 41.3, améliore encore la durée de vie de l’élément thermostatique 1, en réduisant l’usure de frottement du tampon 60, 160, 260 et 360.

Par rapport au tampon 60, le tampon 160 présente des spécificités, à savoir que : -la section transversale de ses parties terminales 161 et 162 ne sont pas constantes le long de l’axe central X-X, mais, au contraire, varient, avec une valeur maximale à un niveau axial intermédiaire de ces parties terminales 161 et 162 ; et - la section transversale de sa partie courante 163 varie également de manière continue entre ses extrémités axialement opposées, avec une valeur minimale à son niveau axial médian.

La partie courante 163 du tampon 160 est ainsi constituée : -d’une sous-partie 163.1, dite de plus petite section, qui, avant assemblage du tampon 160 au reste de l’élément thermostatique 1, se situe axialement au milieu de la partie courante 163, présente une étendue axiale ponctuelle et a sa section transversale qui correspond à la section transversale minimale de la partie courante 163, tout en étant avantageusement prévue à la fois plus petite que la section transversale de la partie d’alésage 41.2 et plus grande que la section transversale de la partie d’alésage 41.1, et - des sous-sections de jonction 163.2 et 163.3, respectivement haute et basse, qui relient la sous-partie 163.1 à, respectivement, les parties terminales supérieure 161 et inférieure 162, et qui, avant assemblage du tampon 160 au reste de l’élément thermostatique 1, ont leur section transversale qui varie le long de l’axe X-X sur toute leur étendue axiale.

La partie courante 263 du tampon 260 peut être décrite de manière similaire à la partie courante 163 du tampon 160, à la différence que la variation de la section transversale de ces sous-parties de jonction, respectivement haute 263.2 et basse 263.3, n’est pas effective sur toute l’étendue axiale de chacune de ces sous-parties de jonction, mais est prévue depuis sa sous-partie 263.1, similaire à la sous-partie 163.1 du tampon 160, jusqu’à seulement un niveau axial intermédiaire de ces sous-parties de jonction 263.2 et 263.3.

Le tampon 360 présente, quant à lui, la spécificité que la sous-partie de plus petite section 363.1 de sa partie courante 363 n’est pas située axialement au milieu de cette partie courante 363, mais est décalée vers le haut. Les sous-parties de jonction 363.2 et 363.3 de sa partie courante 363 sont adaptées en conséquence.

Comme indiqué plus haut, la partie courante 463 et 563 des tampons 460 et 560 présente la spécificité de n’être amincie que par rapport à sa partie terminale inférieure 462 et 562. Ainsi, la section transversale des sous-parties de plus petite section 463.1 et 563.1 des parties courantes 463 et 563, qui correspond à la section transversale minimale de ces parties courantes, est sensiblement identique à la section transversale des parties terminales supérieures 461 et 561, tout en étant plus petite que la section transversale des parties terminales inférieures 462 et 562. Ces sous-parties de plus petite section 463.1 et 563.1 sont respectivement reliées aux parties terminales 462 et 562 par des sous-parties de jonction 463.3 et 563.3 de leur partie courante 463, 563, qui sont fonctionnellement similaires à, par exemple, la sous-partie de jonction 63.3 du tampon 60. La différence entre les tampons 460 et 560 tient à la position axiale et à l’étendue axiale de leur sous-partie de plus petite section : la sous-partie 563.1 présente une étendue axiale ponctuelle et est située à l’extrémité supérieure de la partie courante 563, tandis que la sous-partie 463.1 présente une étendue axiale plus importante.

On notera que les inventeurs ont établi que les diverses formes de réalisation des tampons 60, 160, 260, 360, 460 et 560 ont un effet de relâchement des contraintes internes de déformation, comme expliqué en détail précédemment pour le tampon 60, étant remarqué que la forme préférentielle, avec en particulier un effet de relâchement le plus significatif, est le tampon 60 des figures 2 et 3.

Enfin, divers aménagements et variantes à l’élément thermostatique 1 décrit jusqu’ici sont par ailleurs envisageables. A titre d’exemple, afin d’empêcher l’extrusion du matériau élastomérique constituant le tampon 60, 160, 260, 360, 460 ou 560 à l’extérieur de l’élément thermostatique 1 via la partie d’alésage 41.1 du guide 40, l’élément thermostatique 1 peut comporter un disque d’anti-extrusion, tel que le disque d’antiextrusion 70 montré sur la figure 1, ce disque d’anti-extrusion étant centré sur l’axe X-X et axialement interposé entre le tampon 60 et le piston 30 à l’état assemblé de l’élément thermostatique. Ce disque d’anti-extrusion présente typiquement une rigidité supérieure â celle du tampon 60, mais inférieure à celle du guide 40 et du piston 30, en étant par exemple réalisée en PTFE (polytétrafluoroéthylène).

Claims

REVENDICATIONS

1.- Elément thermostatique (1), comportant : - une coupelle (10) qui contient une matière thermodilatable (20), -un piston (30) qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique (1), est déplaçable par rapport à la coupelle en translation suivant un axe (X-X) sous l’action de la matière thermodilatable lors d’une dilatation de cette matière, - un guide (40) de guidage du piston en translation, lequel guide est fixé à la coupelle à l’état assemblé de l’élément thermostatique et est pourvu d’un alésage (41) qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est centré sur l’axe et qui inclut trois parties d’alésage, distinctes et coaxiales, à savoir : - une première partie d’alésage (41.2) qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est tournée axialement vers la coupelle et présente une section transversale qui est sensiblement constante le long de l’axe, - une deuxième partie d’alésage (41.1) qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est tournée axialement à l’opposé de la coupelle et présente une section transversale qui est à la fois sensiblement constante le long de l’axe et plus petite que la section transversale de la première partie d’alésage, le piston étant axialement reçu dans cette deuxième partie d’alésage de manière ajustée, et - une troisième partie d’alésage (41.3), qui raccorde l’une à l’autre les première et deuxième parties d’alésage (41.1,41.2) de manière continue, et - un tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360 460 ; 560) de transmission de mouvement entre la matière thermodilatable et le guide, lequel tampon est réalisé en un matériau élastomérique et est, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, à la fois axialement interposé entre la matière thermodilatable et le guide et axialement reçu dans les première, deuxième et troisième parties d’alésage en y étant déformé, caractérisé en ce que le tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360 ; 460 ; 560) est constitué : - d’une première partie terminale (62 ; 162 ; 262 ; 362 ; 462 ; 562), qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique (1), est reçue dans la première partie d’alésage (41.2) quelle que soit la position translatée du piston (30), et -d’une seconde partie terminale (61 ; 161 ; 261 ; 361 ; 461 ; 561), qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est axialement opposée à la première partie terminale et est reçue dans la deuxième partie d’alésage (41.1) quelle que soit la position translatée du piston, et - d’une partie courante (63), qui relie coaxialement les première et seconde parties terminales et qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, est au moins localement conformée de manière amincie par rapport à la première partie terminale de sorte que, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, lorsque le piston se translate, la partie courante passe de l’une à l’autre des première et deuxième parties d’alésage, via la troisième partie d’alésage (41.3), en relâchant partiellement des contraintes internes de déformation du tampon.
2. - Elément thermostatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie courante (63 ; 163 ; 263 ; 363 ; 463 ; 563) inclut : -une sous-partie de plus petite section (63.1 ; 163.1 ; 263.1 ; 363.1 ; 463.1 563.1) qui, avant assemblage du tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360 ; 460 ; 560) au reste de l’élément thermostatique (1), présente, sur toute son étendue axiale qui, le cas échéant, est ponctuelle, une section transversale qui : - est sensiblement constante, - correspond à la section transversale minimale de la partie courante, - est plus petite que la section transversale minimale de la première partie terminale (62 ; 162 ; 262 ; 362 ; 462 ; 562), et - est plus petite que la section transversale de la première partie d’alésage (41.2) ; et - une première sous-partie de jonction (63.3; 163.3; 263.3; 363.3; 463.3; 563.3), qui relie la sous-partie de plus petite section et la première partie terminale et qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, a sa section transversale qui varie le long de l’axe (X-X).
3. - Elément thermostatique suivant l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie courante (63 ; 163 ; 263 ; 363) est, avant assemblage du tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360) au reste de l’élément thermostatique (1), au moins localement conformée de manière amincie également par rapport à la seconde partie terminale (61 ; 161 ; 261 ; 361).
4. - Elément thermostatique suivant les revendications 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que, avant assemblage du tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360) au reste de l’élément thermostatique (1), la section transversale de la sous-partie de plus petite section (63.1 ; 163.1 ; 263.1 ; 363.1) est à la fois plus petite que la section transversale minimale de la seconde partie terminale (61 ; 161 ; 261 361) et plus grande que la section transversale de la deuxième partie d’alésage (41.1), et en ce que la partie courante (63 ; 163 ; 263 ; 363) inclut en outre une seconde sous-partie de jonction (63.2 ; 163.2 ; 263.2 ; 363.2), qui relie la sous-partie de plus petite section et la seconde partie terminale (61 ; 161 ; 261 ; 361) et qui, avant assemblage du tampon au reste de l’élément thermostatique, a sa section transversale qui varie le long de l’axe (X-X).
5. - Elément thermostatique suivant l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, avant assemblage du tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360 ; 460 ; 560) au reste de l’élément thermostatique (1), la section transversale de la sous-partie de plus petite section (63.1 ; 163.1 ; 263.1 ; 363.1 ; 463.1 ; 563.1) est au moins 5% plus petite que la section transversale minimale de la première partie terminale (62) et que, le cas échéant, la section transversale minimale de la seconde partie terminale (61).
6. - Elément thermostatique suivant l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, avant assemblage du tampon (60) au reste de l’élément thermostatique (1), la sous-partie de plus petite section (63.1) présente une dimension axiale (L63.1) valant au moins 75%, voire au moins 90%, de la dimension axiale (L63) de la partie courante.
7. - Elément thermostatique suivant l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, avant assemblage du tampon (60) au reste de l’élément thermostatique (1), la section transversale minimale de la première partie terminale (62) et, le cas échéant, la section transversale minimale de la seconde partie terminale (61) sont sensiblement identiques à la section terminale de la première partie d’alésage (41.2).
8. - Elément thermostatique suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, avant assemblage du tampon (60) au reste de l’élément thermostatique (1), la partie courante (63) est symétrique par rapport à un plan médian (P), qui est perpendiculaire à l’axe (X-X) à l’état assemblé de l’élément thermostatique (1), et par rapport auquel les première et seconde parties terminales (62, 61) sont symétriques l’une de l’autre.
9. - Elément thermostatique suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sections transversales des première, deuxième et troisième parties d’alésage (41.2, 41.1, 41.3) sont à profil circulaire, et en ce que, avant assemblage du tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360 ; 460 ; 560) au reste de l’élément thermostatique (1), les sections transversales de la première partie terminale (62 ; 162 ; 262 ; 362 ; 462 ; 562), de la partie courante (63 ; 163 ; 263 ; 363 ; 463 ; 563) et de la seconde partie terminale (61 ; 161 ; 261 ; 361 ; 461 ; 561) sont à profil circulaire.
10.-Elément thermostatique suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément thermostatique (1) comporte en outre un diaphragme (50) d’étanchement de la matière thermodilatable (20), qui, à l’état assemblé de l’élément thermostatique, est retenu par rapport à la coupelle (10) de manière à empêcher la matière thermostatique de s’échapper de cette coupelle et est axialement interposé entre la matière thermodilatable et la première partie terminale (62 ; 162 ; 262 ; 362 ; 462 ; 562) du tampon (60 ; 160 ; 260 ; 360 ; 460 ; 560).