FR3051871A1

FR3051871A1 - Dispositif de controle d'echanges de calories entre une boite de vitesses manuelle d'un vehicule et un fluide caloporteur

Info

Publication number: FR3051871A1
Application number: FR1654607A
Authority: FR
Inventors: Ludovic Lefebvre
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: FR3051871B1

Abstract

Un dispositif de contrôle (DC) équipe un véhicule comprenant un moteur thermique (MT) associé à une boîte de vitesses (BV) de type manuel, comprenant de l'huile et associée à un échangeur de chaleur (EC) alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur (CF) et propre à échanger des calories avec la boîte de vitesses (BV). Ce dispositif (DC) comprend des moyens de contrôle d'accès (MCA) propres à contrôler l'accès à cet échangeur de chaleur (EC) d'une partie au moins du fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur (CF) en fonction de la température interne que présente l'huile à l'intérieur de la boîte de vitesses (BV).

Description

DISPOSITIF DE CONTRÔLE D’ÉCHANGES DE CALORIES ENTRE UNE BOÎTE DE VITESSES MANUELLE D’UN VÉHICULE ET UN FLUIDE CALOPORTEUR L’invention concerne les véhicules ayant un moteur thermique associé à une boîte de vitesses de type manuel, et plus précisément le contrôle des échanges de calories entre ce type de boîte de vitesses et un fluide caloporteur.

On notera que l’invention concerne non seulement les véhicules qui ne comprennent qu’un moteur thermique, mais également les véhicules hybrides, c’est-à-dire comprenant au moins une machine (ou un moteur) électrique et un moteur thermique.

Dans de nombreux véhicules, généralement de type automobile, les surfaces d’entrée d’air sont de plus en plus réduites au niveau de la façade avant. Cela peut notamment résulter d’une tendance stylistique et/ou d’un besoin de réduction de la consommation de carburant et du coût à l’usage du véhicule. De plus, l’obturation de ces entrées d’air, de surface déjà réduites, par des dispositifs amovibles, est pilotée en fonction de différents paramètres du véhicule (tels que la vitesse, les températures des fluides caloporteurs, et le fonctionnement de la climatisation) et/ou de paramètres extérieurs (tel que la température extérieure). Ainsi, même lorsque ces dispositifs amovibles offrent une pleine ouverture pour favoriser le flux d’air extérieur sur des échangeurs thermiques situés en façade avant ou sous le capot ou encore sur les freins, ils occultent encore partiellement certaines entrées d’air.

Ces mesures de réduction et de pilotage des surfaces d’entrée d’air en façade avant du véhicule sont fréquemment accompagnées par une mise en place d’un carénage soigné, au moyen d’écrans, du dessous du véhicule pour améliorer son aérodynamique et/ou du dessous du compartiment moteur du véhicule pour abaisser la traînée de captation.

Par ailleurs, de plus en plus de véhicules disposent d’un encapsulage de leur groupe motopropulseur (ou GMP), consistant en des protections thermiques implantées tout autour du GMP, au plus près de celui-ci et en en recouvrant la plus grande surface possible, et destiné à réduire la consommation en préservant au sein du GMP les calories dissipées en utilisation plutôt qu’elles ne soient perdues par convection et rayonnement dans l’environnement sous capot et sous caisse puis à l’extérieur.

Contrairement aux boîtes de vitesses automatiques, les boîtes de vitesses manuelles ne sont généralement soumises à aucun traitement particulier de leur thermique. Or, si la réduction et le pilotage des surfaces d’entrée d’air et l’écrantage sous GMP sont bénéfiques sur les plans de la consommation du véhicule et du niveau sonore émis à l’extérieur par ce véhicule, ils réduisent en revanche drastiquement le flux d’air entrant et sortant du sous capot, ce qui induit une importante réduction de la convection naturelle ou forcée de l’air autour des carters d’une boîte de vitesses manuelle. En outre, l’encapsulage thermique du GMP a une influence néfaste sur la boîte de vitesses manuelle puisqu’elle limite très fortement le transfert thermique par convection vers l’environnement sous le capot.

Il résulte des inconvénients précités une mise en défaut du mode de thermorégulation actuel des boîtes de vitesses manuelles, qui conduit à une dégradation de leur fiabilité et de leur huile de lubrification. Cette dégradation est d’autant plus importante que les huiles de lubrification à basse viscosité cinématique, de plus en plus fréquemment utilisées actuellement afin d’abaisser les pertes par frottement notamment à basse température, ont en revanche à température élevée un moindre pouvoir lubrifiant et une moindre tenue et requièrent en conséquence de fonctionner à des températures maximales abaissées.

Il a certes été proposé d’associer à la boîte de vitesses manuelle un échangeur de chaleur alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur. L’échangeur de chaleur est placé soit contre la face externe du carter de la boîte de vitesses (et généralement agencé dans une technologie à plaques), soit logé dans le carter de la boîte de vitesses, et est alimenté en fluide caloporteur servant à refroidir le moteur thermique. Cependant, le fluide caloporteur alimente de façon permanente l’échangeur de chaleur, ce qui est loin d’être optimal, voire peut s’avérer contre-productif, étant donné que lorsque le fluide caloporteur a une température élevée il peut réchauffer l’huile de la boîte de vitesses manuelle alors qu’il pourrait être préférable de la refroidir à l’instant considéré, et inversement lorsque le fluide caloporteur à une température basse il peut refroidir l’huile de la boîte de vitesses manuelle alors qu’il pourrait être préférable de la réchauffer à l’instant considéré.

Par ailleurs, l’alimentation de façon permanente de l’échangeur de chaleur en fluide caloporteur issu du circuit caloporteur du moteur thermique réduit d’autant, selon sa température, le potentiel de refroidissement ou de réchauffage du fluide caloporteur au sein du circuit caloporteur du moteur thermique. Il en résulte, selon les cas, une réduction du potentiel de refroidissement du moteur thermique ou un ralentissement de la montée en température du moteur thermique ou de l’habitacle du véhicule. L’invention a donc pour but d’améliorer la situation.

Elle propose notamment à cet effet un dispositif de contrôle destiné à équiper un véhicule comprenant un moteur thermique associé à une boîte de vitesses de type manuel, comprenant de l’huile et associée à un échangeur de chaleur alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur et propre à échanger des calories avec une partie au moins de la boîte de vitesses.

Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu’il comprend des moyens de contrôle d’accès propres à contrôler l’accès à cet échangeur de chaleur d’une partie au moins du fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur en fonction d’une température interne que présente l’huile à l’intérieur de la boîte de vitesses.

Un tel contrôle d’accès, réalisé en fonction de la véritable température de l’huile à l’intérieur de la boîte de vitesses, permet avantageusement de contrôler efficacement, et en fonction des besoins, les échanges thermiques avec l’huile, ce qui permet d’éviter une augmentation de la dégradation de la fiabilité et de l’huile de la boîte de vitesses et une réduction du potentiel de refroidissement du moteur thermique ou un ralentissement de la montée en température de ce dernier ou de celle de l’habitacle du véhicule.

Le dispositif de contrôle selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans un premier mode de réalisation, ses moyens de contrôle d’accès peuvent comprendre, d’une part, un thermostat comportant une partie thermosensible, propre à être installée au moins partiellement (possiblement totalement) à l’intérieur de la boîte de vitesses au contact de l’huile et à être placée dans au moins des premier et second états lorsque la température interne de l’huile est respectivement inférieure à un premier seuil de thermosensibilité et supérieure à un second seuil de thermosensibilité, et une partie de couplage couplée à cette partie thermosensible afin de se déplacer en fonction de l’état dans lequel est placée la partie thermosensible, et, d’autre part, un moyen d’obturation couplé à cette partie de couplage et propre à être installé dans un conduit du circuit de fluide caloporteur ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie de l’échangeur de chaleur ou à l’intérieur de l’échangeur de chaleur afin de contrôler la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur en fonction du déplacement de la partie de couplage ; • le thermostat peut présenter un premier seuil de thermosensibilité variable en fonction d’une valeur d’une commande. Dans ce cas, il peut également comprendre des moyens de commande propres à définir cette valeur de commande en fonction d’un besoin d’échange thermique entre l’huile et le fluide caloporteur ; • les moyens de commande peuvent être propres à définir une première valeur de commande destinée à placer le thermostat dans un premier état dans lequel il présente un premier premier seuil de thermosensibilité et un premier second seuil de thermosensibilité lorsque l’huile doit être réchauffée par transfert de calories issues du fluide caloporteur, et une seconde valeur de commande destinée à placer le thermostat dans un second état dans lequel il présente un second premier seuil de thermosensibilité, supérieur au premier second seuil de thermosensibilité et un second second seuil de thermosensibilité lorsque l’huile doit être refroidie par transfert de calories vers le fluide caloporteur ; - dans un second mode de réalisation, ses moyens de contrôle d’accès peuvent comprendre, d’une première part, une sonde de température propre à mesurer la température d’huile à l’intérieur de la boîte de vitesses, d’une deuxième part, un moyen d’obturation piloté (par exemple motorisé ou de type vanne à commande électrique de type bi-états ou proportionnelle) propre à être installé dans un conduit du circuit de fluide caloporteur ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie de l’échangeur de chaleur ou à l’intérieur de l’échangeur de chaleur afin de contrôler la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur en fonction d’une commande, et, d’une troisième part, des moyens de commande propres à définir cette commande en fonction de la température d’huile mesurée à l’intérieur de la boîte de vitesses. L’invention propose également une boîte de vitesses de type manuel, comprenant de l’huile, associée à un échangeur de chaleur alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur pour échanger des calories, et propre à être associée à un moteur thermique d’un véhicule. Cette boîte de vitesses se caractérise par le fait qu’elle comprend également un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.

Par exemple, cet échangeur de chaleur peut être installé à l’intérieur d’un espace de cette boîte de vitesses qui comprend l’huile, afin d’être en contact direct avec cette dernière. Dans ce cas, l’échangeur de chaleur peut, par exemple, comprendre au moins un tube de type serpentin dans lequel est propre à circuler le fluide caloporteur. L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, comprenant un moteur thermique associé à une boîte de vitesses du type de celle présentée ci-avant.

Par exemple, ce véhicule peut également comprendre, d’une part, un circuit de fluide caloporteur propre à thermo-réguler le moteur thermique et couplé aux moyens de contrôle d’accès du dispositif de contrôle de la boîte de vitesses, et, d’autre part, au moins un échangeur externe couplé au circuit de fluide caloporteur et propre à refroidir le fluide caloporteur par échange avec un air dit extérieur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement une petite partie d’un véhicule comprenant un moteur thermique associé à un circuit de fluide caloporteur (placé dans un premier état adapté à un régime thermique transitoire du moteur) et à une boîte de vitesses manuelle comprenant un exemple de réalisation d’un dispositif de contrôle selon l’invention, - la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement la partie du véhicule de la figure 1 avec le circuit de fluide caloporteur placé dans un second état adapté à un régime thermique établi du moteur, - la figure 3A illustre schématiquement et fonctionnellement un premier exemple de réalisation des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, placés dans un premier état interdisant l’alimentation en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 3B illustre schématiquement et fonctionnellement les moyens de contrôle d’accès de la figure 3A placés dans un second état autorisant une alimentation maximale en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 4A illustre schématiquement et fonctionnellement un deuxième exemple de réalisation des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, placés dans un premier état interdisant l’alimentation en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 4B illustre schématiquement et fonctionnellement les moyens de contrôle d’accès de la figure 4A placés dans un second état autorisant une alimentation maximale en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 5A illustre schématiquement et fonctionnellement un troisième exemple de réalisation des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, placés dans un premier état interdisant l’alimentation en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle. - la figure 5B illustre schématiquement et fonctionnellement les moyens de contrôle d’accès de la figure 5A placés dans un second état autorisant une alimentation maximale en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 6A illustre schématiquement et fonctionnellement un quatrième exemple de réalisation des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, placés dans un premier état interdisant l’alimentation en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 6B illustre schématiquement et fonctionnellement les moyens de contrôle d’accès de la figure 6A placés dans un second état autorisant une alimentation maximale en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur logé dans la boîte de vitesses manuelle, - la figure 7 illustre schématiquement au sein d’un diagramme un premier exemple de profil d’évolution de l’ouverture d’un moyen d’obturation, des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, en fonction de la température de l’huile de la boîte de vitesses manuelle, - la figure 8 illustre schématiquement au sein d’un diagramme un deuxième exemple de profil d’évolution de l’ouverture d’un moyen d’obturation, des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, en fonction de la température de l’huile de la boîte de vitesses manuelle, et - la figure 9 illustre schématiquement au sein d’un diagramme un troisième exemple de profil d’évolution de l’ouverture d’un moyen d’obturation, des moyens de contrôle d’accès d’un dispositif de contrôle selon l’invention, en fonction de la température de l’huile de la boîte de vitesses manuelle. L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de contrôle DC destiné à équiper un véhicule comprenant un moteur thermique MT associé à une boîte de vitesses BV de type manuel.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet n’importe quel type de véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial) ou aérien) dès lors qu’il comprend au moins un moteur thermique associé à une boîte de vitesses manuelle.

Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le groupe motopropulseur du véhicule ne comprend qu’un moteur thermique MT. Mais ce groupe motopropulseur pourrait comprendre plusieurs moteurs thermiques ou bien être de type hybride, c’est-à-dire comprenant au moins une machine (ou un moteur) électrique et au moins un moteur thermique.

On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2, une petite partie d’un véhicule comprenant un moteur thermique MT associé à un circuit de fluide caloporteur CF et à une boîte de vitesses BV de type manuel comprenant un exemple de réalisation d’un dispositif de contrôle DC selon l’invention.

Le circuit de fluide caloporteur CF comprend des conduits (ou tuyaux) dans lesquels circule un fluide caloporteur. Il est ici connecté, à titre d’exemple non limitatif : - à un échangeur externe principal EE qui constitue un radiateur de refroidissement associé à un groupe moto-ventilateur GM, - à un aérotherme AE qui est chargé de réchauffer de l’air destiné à alimenter l’habitacle du véhicule, - au moteur thermique MT (via un conduit de dérivation (ou « by-pass >>) C1 ), - à un échangeur externe auxiliaire EE’ qui est chargé de refroidir un turbocompresseur (non illustré) ou l’huile de lubrification du moteur thermique MT, - et à un boîtier de sortie de fluide caloporteur BS qui est ici alimenté par le fluide caloporteur en sortie du moteur thermique MT et de l’échangeur externe auxiliaire EE’, et chargé d’alimenter le conduit de dérivation C1, l’aérotherme AE et l’échangeur externe principal EE en fonction de l’état dans lequel est placé un thermostat TFI’ qu’il comprend. A titre d’exemple, l’échangeur externe principal EE est de type fluide/air et chargé de transférer des calories du fluide caloporteur dans l’air extérieur qui le balaye (ou traverse). Il est habituellement installé sur ce que l’homme de l’art appelle une façade technique avant.

Egalement à titre d’exemple, l’aérotherme AE est un échangeur de chaleur fluide/air chargé de transférer des calories du fluide caloporteur dans l’air qui le balaye (ou traverse) et qui est destiné à alimenter l’habitacle du véhicule.

La boîte de vitesses (manuelle) BV comprend de l’huile de lubrification et est associée à un échangeur de chaleur EC qui est alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur et propre à échanger des calories avec une partie au moins de la boîte de vitesses BV. Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, ce circuit de fluide caloporteur est avantageusement celui qui est référencé CF et qui est chargé d’alimenter le conduit de dérivation C1, l’aérotherme AE et l’échangeur externe principal EE. Mais dans une variante de réalisation non illustrée, ce circuit de fluide caloporteur pourrait être différent et indépendant de celui qui est référencé CF. Ainsi, dans le cas d’un groupe motopropulseur de type hybride comprenant au moins une machine (ou un moteur) électrique, il peut s’agir du circuit de fluide caloporteur qui est apte à thermo-réguler la machine (ou le moteur) électrique.

On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, l’échangeur de chaleur EC est connecté (en entrée comme en sortie) au conduit de dérivation C1 du circuit de fluide caloporteur CF, pour une raison qui sera expliquée plus loin. L’entrée de l’échangeur de chaleur EC est plus précisément connectée à une sortie intermédiaire du conduit de dérivation C1 via un conduit C2, et la sortie de l’échangeur de chaleur EC est connectée à une entrée intermédiaire du conduit de dérivation C1 via un conduit C3. Comme illustré, la sortie intermédiaire et l’entrée intermédiaire du conduit de dérivation C1 sont de préférence placées en amont de l’autre entrée intermédiaire du conduit de dérivation C1 qui est couplée à la sortie de l’aérotherme AE. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, il pourrait, par exemple, être connecté (en entrée comme en sortie) au conduit du circuit de fluide caloporteur CF qui interconnecte la sortie de l’échangeur externe principal EE à l’une des entrées du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS.

De préférence, et comme illustré sur les figures 1 et 2, l’échangeur de chaleur EC est installé à l’intérieur d’un espace délimité par les carters de la boîte de vitesses BV et qui comprend l’huile (de lubrification), afin d’être en contact direct avec cette dernière. Mais dans une variante de réalisation non illustrée et moins efficace entre termes d’échanges de calories, cet échangeur de chaleur EC pourrait être installé à l’extérieur des carters de la boîte de vitesses BV, et contre l’un d’entre eux.

Par ailleurs, et comme illustré sur les figures 1 et 2, lorsque cet échangeur de chaleur EC est logé à l’intérieur de la boîte de vitesses BV, il comprend de préférence au moins un tube de type serpentin dans lequel est propre à circuler le fluide caloporteur. Cela permet une véritable immersion dans l’huile et donc une augmentation notable des échanges thermiques (ou de calories) avec l’huile.

La forme et le lieu d’implantation du tube serpentin EC sont choisis de manière à ne pas provoquer d’interférence mécanique avec des pièces en rotation ou translation au sein de la boîte de vitesses BV, tout en offrant une surface d’échange la plus grande possible avec l’huile (de lubrification) afin de favoriser les transferts thermiques.

Bien que cela n’apparaisse pas sur les figures 1 et 2, le tube serpentin EC peut être muni d’ailettes externes, soudées ou brasées afin d’améliorer le contact thermique et la conductivité thermique avec le tube serpentin EC, et destinées à augmenter notablement la surface d’échange avec l’huile. On notera que la surface d’échange interne entre le fluide caloporteur et le tube serpentin EC peut être également optimisée par tout moyen connu de l’homme de l’art, comme par exemple des turbulateurs et/ou une longueur augmentée.

Comme illustré sur les figures 1 et 2, un dispositif de contrôle DC, selon l’invention, comprend au moins des moyens de contrôle d’accès MCA qui sont propres à contrôler l’accès à l’échangeur de chaleur EC d’une partie au moins du fluide caloporteur qui circule dans le circuit de fluide caloporteur CF, en fonction d’une température interne T que présente l’huile à l’intérieur de la boîte de vitesses BV.

Grâce à ce contrôle d’accès réalisé en fonction de la véritable température T de l’huile à l’intérieur de la boîte de vitesses BV, on peut contrôler de façon précise et efficace les échanges thermiques (ou de calories) avec l’huile, et ainsi éviter, d’une part, une augmentation de la dégradation de la fiabilité et de l’huile de la boîte de vitesses BV, y compris lorsque la viscosité cinématique de l’huile est faible, et, d’autre part, une réduction du potentiel de refroidissement du moteur thermique MT ou un ralentissement de la montée en température du moteur thermique MT ou de l’habitacle du véhicule.

Dans un premier mode de réalisation, illustré non limitativement sur les figures 1 à 6, les moyens de contrôle d’accès MCA peuvent comprendre au moins un thermostat TH et un moyen d’obturation MO couplés entre eux (directement ou indirectement).

Le thermostat TH comporte une partie thermosensible PT et une partie de couplage PC. La partie thermosensible PT est propre à être installée au moins partiellement (et possiblement totalement) à l’intérieur de la boîte de vitesses BV au contact de l’huile, immergée dans l’huile, et à être placée dans au moins un premier état lorsque la température interne d’huile est inférieure à un premier seuil de thermosensibilité st1 et un second état lorsque la température interne d’huile est supérieure à un second seuil de thermosensibilité st2.

Par exemple, cette partie thermosensible PT présente une pression interne variable en fonction de la température interne d’huile qui la thermosensibilise. Dans ce cas, lorsque la partie thermosensible PT est dans son premier état elle présente une pression interne minimale, et lorsque la partie thermosensible PT est dans son second état elle présente une pression interne maximale. Entre les premier st1 et second st2 seuils de thermosensibilité st1 la pression interne de la partie thermosensible PT croît progressivement entre la pression interne minimale et la pression interne maximale.

Egalement par exemple, la partie thermosensible PT peut contenir de la cire qui fond au-delà du premier seuil de thermosensibilité st1 et une « chaussette » en élastomère qui englobe la partie de couplage PC et dont le rôle est d’augmenter la surface de contact entre la cire et la partie de couplage PC. En variante, la partie thermosensible PT peut contenir un gaz entre sa paroi interne et la surface externe de la « chaussette » en élastomère.

La partie de couplage PC est couplée à la partie thermosensible PT afin de se déplacer en fonction de l’état dans lequel est placée cette partie thermosensible PT. Dans le cas de l’exemple décrit au paragraphe précédent, la partie de couplage PC va donc se déplacer en fonction de la pression interne de la partie thermosensible PT.

Par exemple, cette partie de couplage PC peut comprendre un axe.

On comprendra que lorsque la température de l’huile T devient supérieure au premier seuil de thermosensibilité st1, la cire se liquéfie (ou le gaz se dilate) et donc la pression interne au sein de la partie thermosensible PT augmente et, grâce à la chaussette, pousse progressivement (et partiellement) l’axe PC hors de la partie thermosensible PT.

Le moyen d’obturation MO est couplé à la partie de couplage PC et propre à être installé dans un conduit du circuit de fluide caloporteur CF ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie de l’échangeur de chaleur EC ou à l’intérieur de l’échangeur de chaleur EC afin de contrôler la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC en fonction du déplacement de la partie de couplage PC. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 6B, le moyen d’obturation MO est installé préférentiellement à l’intérieur de l’échangeur de chaleur EC. Une alternative consiste par exemple à installer le moyen d’obturation MO dans le conduit C2 du circuit de fluide caloporteur CF qui interconnecte l’entrée de l’échangeur de chaleur EC à la sortie intermédiaire du conduit de dérivation C1.

Par exemple, lorsque la partie thermosensible PT est dans son premier état (de pression interne minimale), le moyen d’obturation MO peut être dans une position dite de « pleine fermeture >> (illustrée sur les figures 3A, 4A, 5A et 6A), dans laquelle il interdit totalement l’alimentation en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur EC, tandis que lorsque la partie thermosensible PT est dans son second état (de pression interne maximale), le moyen d’obturation MO peut être dans une position dite de « pleine ouverture » (illustrée sur les figures 3B, 4B, 5B et 6B), dans laquelle il autorise une alimentation maximale en fluide caloporteur de l’échangeur de chaleur EC.

Ce moyen d’obturation MO peut être couplé à la partie de couplage PC du thermostat TH de différentes façons. Quatre de ces façons sont décrites ci-après, à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, en référence aux figures 3A à 6B.

Dans le premier exemple illustré sur les figues 3A et 3B, le moyen d’obturation MO est un obturateur (de type lame ou disque ou encore parallélépipède) qui est animé d’un mouvement de translation lorsque la partie de couplage PC à laquelle il est couplé est déplacée par la dilatation de la partie thermosensible PT, de préférence contre la force exercée par un ressort de rappel RR. Si la température T de l’huile qui entoure la partie thermosensible PT est inférieure au premier seuil de thermosensibilité st1, la pression que la partie thermosensible PT exerce sur son axe est insuffisante pour vaincre la raideur du ressort de rappel RR, et donc l’obturateur MO demeure dans son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur la figure 3A, empêchant ainsi toute circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC. Si la température T de l’huile qui entoure la partie thermosensible PT est supérieure au premier seuil de thermosensibilité st1, cela provoque la dilatation de la partie thermosensible PT et donc la translation de l’obturateur MO jusque dans son second état (ou position ouverte) illustré(e) sur la figure 3B, autorisant ainsi une circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC jusqu’à la valeur maximale (atteinte lorsque la température T de l’huile est supérieure ou égale au second seuil de thermosensibilité st2.

On a schématiquement illustré sur la figure 7, au sein d’un diagramme, un premier exemple de profil d’évolution de l’ouverture d’un moyen d’obturation MO en fonction de la température T (en °C) de l’huile de la boîte de vitesses BV. Cet exemple d’évolution ne permet que de réaliser un refroidissement de l’huile de la boîte de vitesses BV pour une température de cette huile supérieure au premier seuil de thermosensibilité st1. Sur les figures 7 à 9, la référence « po >> signifie pleine ouverture (pour une circulation maximale du fluide caloporteur), et la référence « pf >> signifie pleine fermeture (pour une circulation nulle du fluide caloporteur).

Dans le deuxième exemple illustré sur les figues 4A et 4B, le moyen d’obturation MO est un volet qui est entraîné en rotation autour d’un axe par un mécanisme (non représenté) couplé à un ressort de rappel et actionné par la translation de l’axe PC résultant de la dilatation de la partie thermosensible PT. Si la température T de l’huile qui entoure la partie thermosensible PT est inférieure au premier seuil de thermosensibilité st1, la pression que la partie thermosensible PT exerce sur son axe est insuffisante pour vaincre la raideur du ressort de rappel (non représenté), et donc le volet MO demeure dans son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur la figure 4A, empêchant ainsi toute circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC. La conception du ressort de rappel du volet MO et de son intégration dans l’échangeur de chaleur EC ou dans les conduits C2 ou CF est telle que la pression exercée par le fluide caloporteur sur ce volet MO en amont de ce dernier (MO) est en toute circonstance insuffisante pour provoquer seule la rotation du volet MO, quels que soient le régime de rotation du moteur thermique MT et/ou la température du fluide caloporteur immédiatement en amont du volet MO. Le moyen d’obturation MO s’affranchit donc alors de toute ouverture, même partielle, intempestive.

Si la température T de l’huile qui entoure la partie thermosensible PT est supérieure au premier seuil de thermosensibilité st1, cela provoque la dilatation de la partie thermosensible PT et donc la rotation du volet MO jusque dans son second état (ou position ouverte) illustré(e) sur la figure 4B, autorisant ainsi une circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC jusqu’à la valeur maximale (atteinte lorsque la température T de l’huile est supérieure ou égale au second seuil de thermosensibilité st2). De même, la conception du ressort de rappel du volet MO et de son intégration dans l’échangeur de chaleur EC ou dans les conduits C2 ou CF est telle que la pression exercée par le fluide caloporteur sur ce volet MO en amont de ce dernier (MO) est en toute circonstance insuffisante pour provoquer seule la rotation du volet MO, quels que soient le régime de rotation du moteur thermique MT et/ou la température du fluide caloporteur immédiatement en amont du volet MO. Le moyen d’obturation MO s’affranchit donc alors de toute refermeture, même partielle, intempestive.

Dans le troisième exemple illustré sur les figues 5A et 5B, le moyen d’obturation MO est un volet couplé à un ressort de rappel et à un mécanisme de type pignon-crémaillère. La partie de couplage PC du thermostat TH comprend un axe doté de dents qui engrènent les dents d’une roue dentée ou d’un pignon RD solidaire de l’axe du volet MO.

Si la température T de l’huile qui entoure la partie thermosensible PT est inférieure au premier seuil de thermosensibilité st1, la pression que la partie thermosensible PT exerce sur l’axe de la partie de couplage PC est insuffisante pour vaincre la raideur du ressort de rappel, et donc le volet MO demeure dans son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur la figure 5A, empêchant ainsi toute circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC. Le volet MO est par exemple plaqué par le ressort de rappel contre un joint d’étanchéité interne.

Lorsque la température T de l’huile devient supérieure au premier seuil de thermosensibilité st1, l’axe de la partie de couplage PC commence à se translater vers l’extérieur de la partie thermosensible PT, ce qui induit la rotation du volet MO contre la force exercée par le ressort de rappel du fait de l’engrènement des dents de l’axe de la partie de couplage PC et de la roue dentée RD. Lorsque la température T de l’huile est supérieure ou égale au second seuil de thermosensibilité st2, le volet MO se retrouve dans son second état (totalement ouvert) illustré sur la figure 5B et différant de sensiblement 90° par rapport au premier état (figue 5A), ce qui autorise une circulation maximale du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC.

A une température T de l’huile comprise entre le premier seuil de thermosensibilité st1 et le second seuil de thermosensibilité st2, le volet MO occupe un état stable, intermédiaire entre son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur la figure 5A et son second état (totalement ouvert) illustré sur la figure 5B, en équilibre entre, d’une part, la pression exercée par le ressort de rappel dont la raideur cherche à ramener le volet MO dans son premier état (ou position de repos) et à le plaquer contre le joint d’étanchéité interne, et, d’autre part, des contributions qui sont favorables à l’ouverture du volet MO. Ces contributions sont la pression interne au sein de la partie thermosensible PT qui pousse à l’extérieur de la partie thermosensible PT l’axe de la partie de couplage PC qui engrène la roue dentée RD, et, dans une moindre mesure, la pression exercée par le fluide caloporteur en amont du volet MO, qui pousse ce dernier (MO) dans le sens de son ouverture.

Si la course de l’axe de la partie de couplage PC n’est pas suffisante pour permettre une rotation du volet MO de 90°, un pignon intermédiaire peut par exemple être ajouté. Ce dernier peut soit être solidarisé au volet MO, soit engrener avec l’axe de la partie de couplage PC. Dans une variante, la constitution de la partie thermosensible PT (formulation de la cire ou nature du gaz, agents caloporteurs ou conducteurs additionnels) est judicieusement adaptée à l’application afin de générer une course de l’axe de la partie de couplage PC sensiblement plus élevée que celle mise en oeuvre par exemple pour le thermostat TH’ dans le domaine du refroidissement moteur (de 7 mm à 15 mm) sans nuire au bon fonctionnement de la partie thermosensible PT.

Lorsque la température T de l’huile repasse en-dessous du second seuil de thermosensibilité st2 grâce au refroidissement réalisé par l’échangeur de chaleur EC, la cire de la partie thermosensible PT commence à refroidir (ou dans la variante précitée, le gaz contenu dans la partie thermosensible PT se refroidit et se rétracte) et la pression interne diminue. En conséquence, l’équilibre mécanique décrit ci-avant se déplace vers une nouvelle position stable où la force exercée par le ressort de rappel génère la rotation de la roue dentée RD dans le sens inverse à celui évoqué ci-dessus. Dans le même temps, l’engrènement de la roue dentée RD et des dents de l’axe de la partie de couplage PC, repousse ce dernier (PC) dans la partie thermosensible PT. Lorsque la température T de l’huile repasse en-dessous d’une valeur égale à la différence entre le premier seuil de thermosensibilité sti et une valeur d’hystérésis ΔΤ, la cire s’est re-solidifiée et la pression qu’elle exerce sur l’axe PC est nulle. Le ressort de rappel plaque alors le volet MO dans son premier état (totalement fermé - figure 5A) contre le joint d’étanchéité. L’hystérésis permet ici de garantir la stabilité de la régulation thermostatique et donc de la position pour de faibles variations de la température d’huile T.

Dans le quatrième exemple illustré sur les figues 6A et 6B, le moyen d’obturation MO est un volet couplé à un ressort de rappel et à un mécanisme de type bielle-manivelle MBM. La partie de couplage PC du thermostat TH est un axe terminé, côté externe, par un piston dont le côté opposé porte un autre axe autour duquel tourne une bielle dont l’extrémité est assemblée à une manivelle solidaire de l’axe du volet MO. Si la température T de l’huile qui entoure la partie thermosensible PT est inférieure au premier seuil de thermosensibilité st1, la pression que la partie thermosensible PT exerce sur son axe est insuffisante pour vaincre la raideur du ressort de rappel, et donc le volet MO demeure dans son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur la figure 6A, empêchant ainsi toute circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC. Le volet MO est par exemple plaqué par le ressort de rappel contre un joint d’étanchéité interne.

Lorsque la température T de l’huile devient supérieure au premier seuil de thermosensibilité st1, l’axe de la partie de couplage PC (avec son piston) commence à se translater vers l’extérieur de la partie thermosensible PT, ce qui induit la rotation du volet MO contre la force exercée par le ressort de rappel du fait de l’action du mécanisme bielle-manivelle MBM. Lorsque la température T de l’huile est supérieure ou égale au second seuil de thermosensibilité st2, le volet MO se retrouve dans son second état (totalement ouvert) illustré sur la figure 6B et différant de sensiblement 90° par rapport au premier état (figure 6A), ce qui autorise une circulation maximale du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC. A une température T de l’huile comprise entre le premier seuil de thermosensibilité st1 et le second seuil de thermosensibilité st2, le volet MO occupe un état stable, intermédiaire entre son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur la figure 6A et son second état (totalement ouvert) illustré sur la figure 6B, en équilibre entre, d’une part, la pression exercée par le ressort de rappel dont la raideur cherche à ramener le volet MO dans son premier état (ou position de repos) et à le plaquer contre le joint d’étanchéité interne, et, d’autre part, des contributions favorables à l’ouverture du volet MO. Ces contributions sont la pression interne au sein de la partie thermosensible PT qui pousse à l’extérieur de la partie thermosensible PT l’axe de la partie de couplage PC, et, dans une moindre mesure, la pression exercée par le fluide caloporteur en amont du volet MO, qui pousse ce dernier (MO) dans le sens de son ouverture.

Si la course de l’axe de la partie de couplage PC n’est pas suffisante pour permettre une rotation du volet MO de 90°, la constitution de la partie thermosensible PT (formulation de la cire ou nature du gaz, agents caloporteurs ou conducteurs additionnels) est judicieusement adaptée à l’application afin de générer une course de l’axe de la partie de couplage PC sensiblement plus élevée que celle mise en œuvre par exemple pour le thermostat TH’ dans le domaine du refroidissement moteur (de 7mm à 15mm) sans nuire au bon fonctionnement de la partie thermosensible PT.

Lorsque la température T de l’huile repasse en-dessous du second seuil de thermosensibilité st2 grâce au refroidissement réalisé par l’échangeur de chaleur EC, la cire de la partie thermosensible PT commence à refroidir (ou dans la variante précitée, le gaz contenu dans la partie thermosensible PT se refroidit et se rétracte) et la pression interne diminue. En conséquence, l’équilibre mécanique décrit ci-avant se déplace vers une nouvelle position stable où la force exercée par le ressort de rappel actionne le mécanisme bielle-manivelle MBM et donc déplace le volet MO en direction de son premier état (totalement fermé - figure 6A). Dans le même temps, le couplage du mécanisme bielle-manivelle MBM à l’axe de la partie de couplage PC, repousse ce dernier (PC) dans la partie thermosensible PT. Lorsque la température T de l’huile repasse en-dessous d’une valeur égale à la différence entre le premier seuil de thermosensibilité st1 et une valeur d’hystérésis ΔΤ, la cire s’est re-solidifiée et la pression qu’elle exerce sur l’axe PC est nulle. Le ressort de rappel plaque alors le volet MO dans son premier état contre le joint d’étanchéité.

Les moyens de contrôle d’accès MCA décrits en figures 4A à 6B illustrent une intégration du volet MO dans un conduit du circuit de fluide caloporteur CF ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie de l’échangeur de chaleur EC ou à l’intérieur de l’échangeur de chaleur EC afin de contrôler la circulation du fluide caloporteur en amont et au sein de l’échangeur de chaleur EC, telle que la raideur du ressort de rappel est seule suffisante pour maintenir le volet MO dans son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur les figures 4A, 5A et 6A, malgré la pression exercée sur le volet MO par le fluide caloporteur. De façon judicieuse, l’axe du volet MO est placé sensiblement au centre de la section de l’échangeur de chaleur EC tubulaire ou du conduit du circuit de fluide caloporteur CF afin de réduire, lorsque le volet MO occupe son premier état (ou position de repos) illustré(e) sur les figures 4A, 5A et 6A, la contribution du fluide caloporteur à le faire changer d’état.

On notera que les figures 3A à 6B illustrent des exemples non limitatifs de couplage d’un thermostat TH et d’un moyen d’obturation MO. Tous les moyens de couplage directs ou indirects connus de l’homme de l’art peuvent être ici utilisés, et notamment ceux transformant de façon réversible un mouvement de translation de l’axe de la partie thermosensible PT du thermostat TH en un mouvement de rotation d’un moyen d’obturation MO de type volet ou autre, et ceux transformant de façon réversible un mouvement de translation de l’axe de la partie thermosensible PT du thermostat TH en un mouvement de translation d’un moyen d’obturation MO de type lame ou disque ou parallélépipède ou autre, et vice-versa, notamment ceux transformant de façon réversible un mouvement de rotation d’un moyen d’obturation MO de type volet ou autre en un mouvement de translation de l’axe de la partie thermosensible PT du thermostat TH, et encore ceux transformant de façon réversible un mouvement de translation d’un moyen d’obturation MO de type lame ou disque ou parallélépipède ou autre en un mouvement de translation de l’axe de la partie thermosensible PT du thermostat TH.

On notera que le diagramme de la figure 7 concerne également les deuxième, troisième et quatrième exemples décrits ci-avant. A titre d’exemple illustratif, le premier seuil de thermosensibilité st1 peut être compris entre 115°C et 130°C, le second seuil de thermosensibilié st2 peut être compris entre 130° G et 150° G, et la valeur d’hystérésisAT peut être comprise entre 2°Cet5°C.

On notera que le thermostat TH peut éventuellement présenter un premier seuil de thermosensibilité STIj et un second seuil de thermosensibilité ST2j variables en fonction d’une valeur d’une commande.

Dans ce cas, le dispositif de contrôle DC comprend, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, des moyens de commande MCD qui sont propres à définir chaque valeur de commande en fonction d’un besoin d’échange thermique entre l’huile (de la boîte de vitesses BV) et le fluide caloporteur. Cela permet très avantageusement de refroidir ou de réchauffer l’huile de la boîte de vitesses BV en fonction des besoins. On notera que ces besoins peuvent, éventuellement, être définis en complément de la température d’huile T par des informations représentatives, par exemple, d’un besoin de chauffage de l’habitacle du véhicule et/ou de la vitesse du véhicule et/ou de la température du fluide caloporteur en sortie du moteur thermique MT et/ou de la température extérieure et/ou de l’actionnement du groupe moto-ventilateur GM et/ou du régime et de la charge du moteur thermique MT et/ou du rapport engagé dans la boîte de vitesses BV. On notera que les moyens de commande MCD peuvent indifféremment faire partie d’un calculateur de contrôle du moteur thermique MT et/ou d’un calculateur de contrôle de la boîte de vitesses BV ou d’un calculateur de contrôle séparé et dédié.

En particulier, cette option permet davantage de degrés de liberté dans la conception des moyens de contrôle d’accès MCA et plus précisément du couple (moyen d’obturation MO -i- thermostat TH) qui constitue une vanne thermostatique. Ainsi, la vanne thermostatique peut, par exemple, être totalement ouverte lorsqu’elle est dans son premier état (au repos), ou bien, elle peut présenter deux ou trois transitions au lieu d’une seule, lorsque sa partie thermostatique PT n’est alors pas pilotable par des moyens de commande MCD.

En présence de l’option précitée, les moyens de commande MCD peuvent être propres à définir des première et seconde valeurs de commande. La première valeur de commande peut, par exemple, être destinée à placer le thermostat TH dans un premier état dans lequel il présente un premier premier seuil de thermosensibilité st11 et un premier second seuil de thermosensibilité st21 (j = 1) lorsque l’huile doit être réchauffée par transfert de calories issues du fluide caloporteur, un premier niveau minimal de température d’huile de la boîte de vitesses BV devant être au préalable atteint. Ce réchauffement correspond à la partie montante de gauche (en noir) du deuxième exemple de profil d’évolution du diagramme de la figure 8. La seconde valeur de commande peut, par exemple, être destinée à placer le thermostat TH dans un second état dans lequel il présente un second premier seuil de thermosensibilité st12 (j = 2) supérieur au premier premier seuil de thermosensibilité st11 et un second second seuil de thermosensibilité st22 lorsque l’huile doit être refroidie par transfert de calories vers le fluide caloporteur. Ce refroidissement correspond à la partie montante de droite (en gris) du deuxième exemple de profil d’évolution du diagramme de la figure 8.

Chaque commande peut, par exemple, être un courant électrique ou une fréquence d’un signal (par exemple en PWM) d’une certaine valeur choisie et générée par les moyens de commande MCD. A titre d’exemple illustratif, le premier premier seuil de thermosensibilité st11 peut être compris entre 35°C et 50°C, le premier second seuil de thermosensibilité st21 peut être compris entre 40°C et 70°C, le second premier seuil de thermosensibilité st12 peut être compris entre 115°C et 130°C, et le second second seuil de thermeensibilité st22 peut être compris entre 130°C et 150°C.

Une vanne thermostatique présentant un profil à trois transitions du type de celui illustré sur la figure 8 permet, d’une première part, de laisser la température d’huile T évoluer « naturellement » tant que cette dernière a une température inférieure à st11, sans solliciter le circuit de fluide caloporteur CF et sans perturber la satisfaction notamment des besoins de chauffage de l’habitacle du véhicule ou de montée en température du moteur thermique MT, d’une deuxième part, d’assurer le réchauffage de l’huile lorsque sa température T est supérieure à st11, jusqu’à ce que la température T atteigne une valeur au-delà de laquelle le maintien de ce réchauffage n’apporte plus qu’un gain marginal sur les pertes de la boîte de vitesses BV, d’une troisième part, de laisser à nouveau la température d’huile évoluer « naturellement » jusqu’à st12 sans solliciter le circuit de fluide caloporteur CF et sans perturber la satisfaction notamment des besoins de refroidissement du moteur thermique MT, et, d’une quatrième part, d’assurer le refroidissement de l’huile lorsque que cette dernière à une température T supérieure à st12.

On notera que les moyens de commande MCD peuvent être propres à définir des première et seconde valeurs de commande destinées à mettre en oeuvre un profil d’évolution d’ouverture différent de celui illustré sur la figure 8. Ainsi, les première et seconde valeurs de commande peuvent être destinées à mettre en oeuvre un profil d’évolution d’ouverture du type de celui illustré sur la figure 9. La première valeur de commande peut alors être destinée à placer le thermostat TH dans un premier état dans lequel il présente un premier premier seuil de thermosensibilité st1 T et un premier second seuil de thermosensibilité st2T (j = 1) lorsque l’huile doit être réchauffée par transfert de calories issues du fluide caloporteur. Ce réchauffement correspond à la partie descendante de gauche (en gris) du troisième exemple de profil d’évolution du diagramme de la figure 9. La seconde valeur de commande peut être destinée à placer le thermostat TH dans un second état dans lequel il présente un second premier seuil de thermosensibilité st12’ 0 = 2) supérieur au premier second seuil de thermosensibilité st21 ’ et un second second seuil de thermosensibilité st22’ lorsque l’huile doit être refroidie par transfert de calories vers le fluide caloporteur. Ce refroidissement correspond à la partie montante de droite (en noir) du deuxième exemple de profil d’évolution du diagramme de la figure 9. A titre d’exemple illustratif, le premier premier seuil de thermosensibilité st1T peut être compris entre 70°C et 100°C, le second premier seuil de thermosensibilité st21’ peut être compris entre 80°C et 120°C, le second premier seuil de thermosensibilité st12’ peut être compris entre 115°C et 130°C, et le second second seuil dethermosensibilité st22’ peut être compris entre 130°C et 150°C.

Une vanne thermostatique présentant un profil du type de celui illustré sur la figure 9 permet, d’une première part, d’assurer le réchauffement de l’huile tant que cette dernière a une température T inférieure à st21’, d’une deuxième part, de laisser la température d’huile évoluer « naturellement >> dans une plage comprise entre st21’ et st12’ sans solliciter le circuit de fluide caloporteur CF et sans perturber la satisfaction notamment des besoins de chauffage de l’habitacle du véhicule ou de montée en température et de refroidissement du moteur thermique MT, et, d’une troisième part, d’assurer le refroidissement de l’huile lorsque que cette dernière à une température T supérieure st12’.

Dans un second mode de réalisation (non illustré), les moyens de contrôle d’accès MCA peuvent comprendre une sonde de température, un moyen d’obturation MO et des moyens de commande. La sonde de température est propre à mesurer la température d’huile à l’intérieur de la boîte de vitesses BV. Elle est donc logée à l’intérieur de cette dernière (BV). Le moyen d’obturation MO est piloté (par exemple motorisé ou de type vanne à commande électrique (par exemple de type solénoïde) de type bi-états ou proportionnelle), propre à être installé dans un conduit du circuit de fluide caloporteur CF ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie de l’échangeur de chaleur EC ou à l’intérieur de l’échangeur de chaleur EC, afin de contrôler la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC en fonction d’une commande. Les moyens de commande sont propres à définir chaque commande en fonction de la température d’huile mesurée à l’intérieur de la boîte de vitesses BV.

On notera que l’agencement illustré non limitativement sur les figures 1 et 2 est bien adapté aux véhicules dans lesquels on souhaite refroidir ou réchauffer l’huile de la boîte de vitesses BV en fonction des besoins. En effet, le conduit de dérivation C1, auquel est connecté l’échangeur de chaleur EC de la boîte de vitesses BV, garantit le débit interne vers le moteur thermique lorsque le thermostat TH’ du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS est dans un état fermé (figure 1). Dans ce cas, le fluide caloporteur sortant du moteur thermique MT est dirigé par le boîtier de sortie de fluide caloporteur BS vers le conduit de dérivation C1 via un conduit interne auquel le thermostat TH’ autorise l’accès, et directement à l’entrée de la pompe à fluide sans que ce débit ne traverse un échangeur thermique. Lorsque le thermostat TH’ est dans un état ouvert (figure 2), il interdit l’accès au conduit interne du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS, et donc le conduit de dérivation C1 constitue une prolongation du conduit de retour qui interconnecte la sortie de l’échangeur externe principal EE à l’entrée de la pompe à fluide, via le boîtier de sortie de fluide caloporteur BS. Le conduit interne étant obturé à mesure que le thermostat TH’ s’ouvre, le débit de fluide caloporteur sortant du moteur thermique MT est contraint de se diriger vers l’échangeur externe principal EE qui serait sinon court-circuité, et dans le même temps cela permet de ne pas réduire le débit interne du moteur thermique MT. On notera que l’obturation du conduit interne peut, par exemple, être réalisée par un clapet solidaire de l’axe du thermostat TH’.

Dans la situation illustrée sur la figure 1, le moteur thermique MT est en cours de montée en température et le thermostat TH’ est fermé. Le fluide caloporteur, qui est alors « tiède » en sortie du moteur thermique MT, est recueilli dans le boîtier de sortie de fluide caloporteur BS qui distribue le débit vers l’aérotherme AE (pour contribuer au chauffage de l’habitacle du véhicule) et vers le conduit interne alors accessible puisque le thermostat TH’ est dans son premier état (fermé). La dérivation vers l’échangeur de chaleur EC de la boîte de vitesses BV est ici implantée sur le conduit de dérivation C1 au plus près du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS, en aval de ce dernier (BS) et en amont de l’arrivée de fluide caloporteur en provenance de l’aérotherme AE pour ne pas en impacter le débit. L’échangeur de chaleur EC est donc traversé par le fluide caloporteur qui est directement issu de la sortie du moteur thermique MT (et donc le plus chaud du circuit de fluide caloporteur CF), ce qui permet d’assurer le réchauffage de l’huile de la boîte de vitesses BV. A mesure que le thermostat TH’ ouvre le passage vers l’échangeur externe principal EE au fluide caloporteur chaud sortant du moteur thermique MT, le passage vers le conduit interne du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS s’obstrue progressivement. Le conduit de dérivation C1 est alors alimenté par un mélange entre le fluide caloporteur chaud sortant du moteur thermique MT et le fluide caloporteur froid sortant de l’échangeur externe principal EE. La dérivation vers l’échangeur de chaleur EC est donc alimentée par un débit de fluide caloporteur mélangé (chaud et froid en proportions fonction de l’état intermédiaire du thermostat TH’), constant à régime moteur constant et indépendant de la position du thermostat TH’.

Dans la situation illustrée sur la figure 2, le moteur thermique MT a une situation thermique telle que le thermostat TH’ associé est dans son second état (ouvert). Le conduit interne du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS est totalement obstrué et donc la dérivation vers l’échangeur de chaleur EC est traversée par un fluide caloporteur qui est à 100% issu de la sortie de l’échangeur externe principal EE, ce qui permet de refroidir l’huile de la boîte de vitesses BV.

Grâce à l’agencement illustré sur les figures 1 et 2, un débit de fluide caloporteur est continûment disponible dans l’échangeur de chaleur EC pour assurer la thermorégulation de l’huile de la boîte de vitesses BV (soit en réchauffage, soit en refroidissement), ce qui est particulièrement avantageux.

Comme l’illustrent les figures 1 et 2, ce sont bien les moyens de contrôle d’accès MCA, installés dans un conduit du circuit de fluide caloporteur CF ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie de l’échangeur de chaleur EC ou à l’intérieur de l’échangeur de chaleur EC, et non pas en amont le thermostat TH’ du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS, qui contrôlent la circulation du fluide caloporteur en amont et au sein de l’échangeur de chaleur EC, soit par la thermosensibilisation dans l’huile de la boîte de vitesses BV, à l’intérieur des carters de celle-ci (BV) d’une partie thermosensible PT d’un thermostat TH, soit par la lecture de la température de l’huile de la boîte de vitesses BV par une sonde de température. Cette circulation du fluide caloporteur en amont et au sein de l’échangeur de chaleur EC s’effectue à un débit constant à régime de rotation de la pompe à fluide constant et variable en fonction de l’état (ou position) pris(e) par les moyens de contrôle d’accès MCA, et dont la température du fluide caloporteur en amont et au sein de l’échangeur de chaleur EC dépend en premier lieu de l’état (ou position) pris(e) par le thermostat TH’ du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS.

Considéré du côté de la thermique de l’huile, il y a une relation « maître/escalve » entre la dérivation (esclave) sur le conduit de dérivation Cl, qui met à disposition un fluide caloporteur issu d’un mélange de composition opportune entre la source chaude (sortie du moteur thermique MT) et la source froide (sortie de l’échangeur externe principal EE), et les moyens de contrôle d’accès MCA (maître), qui commande la circulation de ce fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur EC.

On notera que la dérivation sur le conduit de dérivation C1 vers l’échangeur de chaleur EC ne consiste pas, de préférence, en une simple restriction de section ou un simple ajutage. Il s’agit, de préférence, d’une pièce dont l’agencement interne est travaillé de façon tridimensionnelle pour limiter la dégradation du débit de l’échangeur externe principal EE par rapport à une version dans laquelle la dérivation se fait en amont du boîtier de sortie de fluide caloporteur BS sur la partie du circuit de fluide caloporteur CF qui interconnecte la sortie de l’échangeur externe principal EE au boîtier de sortie de fluide caloporteur BS. Ce dernier agencement de dérivation vers l’échangeur de chaleur EC de la boîte de vitesses BV est bien adapté au cas où l’on ne veut effectuer que des refroidissements de l’huile de cette boîte de vitesses BV.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de contrôle (DC) pour un véhicule comprenant un moteur thermique (MT) associé à une boîte de vitesses (BV) de type manuel, comprenant de l’huile et associée à un échangeur de chaleur (EC) alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur (CF) et propre à échanger des calories avec une partie au moins de ladite boîte de vitesses (BV), caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de contrôle d’accès (MCA) propres à contrôler l’accès audit échangeur de chaleur (EC) d’une partie au moins du fluide caloporteur circulant dans ledit circuit de fluide caloporteur (CF) en fonction d’une température interne que présente l’huile à l’intérieur de ladite boîte de vitesses (BV).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle d’accès (MCA) comprennent i) un thermostat (TH) comportant une partie thermosensible (PT), propre à être installée au moins partiellement à l’intérieur de ladite boîte de vitesses (BV) au contact de ladite huile et à être placée dans au moins des premier et second états lorsque ladite température interne d’huile est respectivement inférieure à un premier seuil de thermosensibilité et supérieure à un second seuil de thermosensibilité, et une partie de couplage (PC) couplée à ladite partie thermosensible (PT) afin de se déplacer en fonction de l’état dans lequel est placée ladite partie thermosensible (PT), et ii) un moyen d’obturation (MO) couplé à ladite partie de couplage (PC) et propre à être installé dans un conduit (C2) dudit circuit de fluide caloporteur (CF) ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie dudit échangeur de chaleur (EC) ou à l’intérieur dudit échangeur de chaleur (EC) afin de contrôler la circulation dudit fluide caloporteur dans ledit échangeur de chaleur (EC) en fonction du déplacement de ladite partie de couplage (PC).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit thermostat (TH) présente un premier seuil de thermosensibilité (st1) variable en fonction d’une valeur d’une commande, et en ce qu’il comprend des moyens de commande (MCD) propres à définir ladite valeur de commande en fonction d’un besoin d’échange thermique entre ladite huile et ledit fluide calo porteur.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (MCD) sont propres à définir une première valeur de commande destinée à placer ledit thermostat (TH) dans un premier état dans lequel il présente un premier premier seuil de thermosensibilité (st11) et un premier second seuil de thermosensibilité (st21) lorsque ladite huile doit être réchauffée par transfert de calories issues dudit fluide caloporteur, et une seconde valeur de commande destinée à placer ledit thermostat (TH) dans un second état dans lequel il présente un second premier seuil de thermosensibilité (st12) supérieur audit premier second seuil de thermosensibilité (st21) et un second second seuil de thermosensibilité (st22) lorsque ladite huile doit être refroidie par transfert de calories vers ledit fluide caloporteur.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle d’accès (MCA) comprennent une sonde de température propre à mesurer la température d’huile à l’intérieur de ladite boîte de vitesses (BV), un moyen d’obturation piloté propre à être installé dans un conduit dudit circuit de fluide caloporteur (CF) ou au voisinage d’une entrée ou d’une sortie dudit échangeur de chaleur (EC) ou à l’intérieur dudit échangeur de chaleur (EC) afin de contrôler la circulation dudit fluide caloporteur dans ledit échangeur de chaleur (EC) en fonction d’une commande, et des moyens de commande propres à définir ladite commande en fonction de ladite température d’huile mesurée à l’intérieur de ladite boîte de vitesses (BV).
6. Boîte de vitesses (BV) de type manuel, comprenant de l’huile, associée à un échangeur de chaleur (EC) alimenté en fluide caloporteur par un circuit de fluide caloporteur (CF) pour échanger des calories, et propre à être associée à un moteur thermique (MT) d’un véhicule, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon l’une des revendications précédentes.
7. Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit échangeur de chaleur (EC) est installé à l’intérieur d’un espace comprenant ladite huile afin d’être en contact direct avec cette dernière.
8. Boîte de vitesses selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit échangeur de chaleur (EC) comprend au moins un tube de type serpentin dans lequel est propre à circuler ledit fluide caloporteur.
9. Véhicule comprenant un moteur thermique (MT), caractérisé en ce qu’il comprend en outre une boîte de vitesses (BV) selon l’une des revendications 6 à 8.
10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend un circuit de fluide caloporteur (CF) propre à thermo-réguler ledit moteur thermique (MT) et couplé auxdits moyens de contrôle d’accès (MCA) du dispositif de contrôle (DC) de ladite boîte de vitesses (BV), et au moins un échangeur externe (EE) couplé audit circuit de fluide caloporteur (CF) et propre à refroidir ledit fluide caloporteur par échange avec un air dit extérieur.