FR3093535A1 - Circuit de refroidissement d’un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Circuit de refroidissement d’un véhicule, en particulier automobile, ce circuit comportant au moins une pompe (10) et plusieurs branches (12, 14) de circulation d’un fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu’au moins une (12) de ces branches comporte un limiteur de débit (24) à clapet (28), ce limiteur de débit comportant un corps (26) dans lequel est monté un clapet (28) mobile entre une première position dans laquelle il délimite une première section (S2) de passage de fluide en sortie du limiteur, et une seconde position dans laquelle il délimite une seconde section (S3) de passage de fluide dans le limiteur, la seconde section étant inférieure à la première section, et le clapet étant sollicité dans sa première position et configuré pour se déplacer de la première à la seconde position lorsque le débit de fluide en entrée du limiteur dépasse un seuil prédéterminé. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne le domaine des circuits de refroidissement pour véhicules, en particulier automobiles.
Arrière-plan technique
De façon classique, un circuit de refroidissement d’un véhicule automobile, tel que celui représenté à la figure 1, comprend au moins une pompe 10 assurant la circulation d’un fluide de refroidissement, tel que de l’eau, dans le circuit qui est fermé. En sortie de la pompe 10, le circuit comprend plusieurs branches 12, 14 dont une branche 12 qui alimente un dispositif 16 de chauffage de l’habitable du véhicule, et une branche 14 qui alimente un bloc moteur 18 du véhicule en vue de son refroidissement. Naturellement, le circuit peut comprendre plus de branches comprenant chacune un équipement à refroidir (vanne EGR, etc.) et la tendance est à des circuits de refroidissement de plus en plus complexes et avec un grand nombre de branches connectées en parallèle à la sortie de la pompe.
Chaque équipement a ses propres besoins en termes de refroidissement. La vanne EGR a par exemple besoin dès refroidit fortement à bas régime moteur et au même niveau à haut régime moteur. Le bloc moteur 18 a lui besoin d’un refroidissement proportionnel au régime.
La pompe 10 du circuit est en général une pompe mécanique qui délivre un débit de fluide proportionnel au régime moteur, ce qui est parfait pour le refroidissement du bloc moteur 18 mais qui crée une perte d’énergie importante dans le cas du refroidissement des autres équipements comme la vanne EGR puisque le débit de fluide de refroidissement sera bien supérieur au besoin à haut régime.
Ce problème est bien connu dans la technique actuelle et il devient crucial de le résoudre de manière simple, efficace et économique, en ces temps de recherche de réduction de consommation de carburant des véhicules. Les solutions qui consisteraient par exemple à équiper le circuit de vannes pilotées permettant d’adapter les débits d’alimentation en fluide des différents équipements en fonction de leur besoin à chaque régime, sont trop complexes et onéreuses à mettre en œuvre.
L’invention concerne un circuit de refroidissement d’un véhicule, en particulier automobile, ce circuit comportant au moins une pompe et plusieurs branches de circulation d’un fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu’au moins une de ces branches comporte un limiteur de débit à clapet, ce limiteur de débit comportant un corps dans lequel est monté un clapet mobile entre une première position libre dans laquelle il délimite une première section de passage de fluide en sortie du limiteur, et une seconde position dans laquelle il délimite une seconde section de passage de fluide en sortie du limiteur, la seconde section étant inférieure à la première section, et le clapet étant sollicité dans sa première position et configuré pour se déplacer de la première à la seconde position lorsque le débit de fluide en entrée du limiteur dépasse un seuil prédéterminé.
L’invention propose ainsi une solution simple et fiable pour ajuster les débits de fluide dans les branches d’un circuit de refroidissement. Les limiteurs de débit et le circuit ont un fonctionnement autonome dans la mesure où chaque limiteur de débit ajuste le débit dans la branche où il est installé en fonction du débit d’alimentation de cette branche et donc du régime du moteur du véhicule. Les limiteurs ne sont donc pas pilotés. Le déplacement du clapet de chaque limiteur, de sa première à sa seconde position, et inversement, peut se faire de manière progressive.
Le circuit peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le limiteur de débit comporte un ressort de compression qui sollicite le clapet dans sa première position, ce ressort ayant une force de compression choisie en fonction dudit seuil,
- le ressort est un ressort hélicoïdal,
- le corps a une forme générale tubulaire et comprend des tronçons tubulaires coaxiaux dont un premier tronçon a un diamètre D1 et définit un logement interne de réception du clapet, et dont un second tronçon a un diamètre D2, inférieur à D1, et définit un logement interne de réception du ressort,
- les premier et second tronçons sont disposés entre un troisième tronçon formant une entrée de fluide dans le corps, et un quatrième tronçon formant une sortie de fluide dudit corps,
- le clapet est indépendant dudit corps,
- le clapet se présente sous la forme d’un pion cylindrique dont une extrémité longitudinale est en tête d’ogive,
- le pion comprend des nervures longitudinales de guidage en coulissement dans ledit corps,
- les nervures longitudinales se prolongement axialement au-delà des extrémités longitudinales du pion pour former des butées aptes à coopérer avec des épaulements annulaires à l’intérieur dudit corps,
- au moins deux des branches comportent chacune un limiteur de débit, ces limiteurs de débit comportant des seuils prédéterminés différents de déplacement de leurs clapets,
-- la pompe est configurée pour être actionnée par un bloc moteur du véhicule,
-- le clapet est formé d’une seule pièce.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
Description détaillée de l'invention
Comme évoqué dans ce qui précède, la figure 1 illustre un circuit de refroidissement d’un véhicule automobile, qui est fermé et comprend au moins une pompe 10 assurant la circulation d’un fluide de refroidissement, tel que de l’eau, dans plusieurs branches 12, 14.
Les branches 12, 14 s’étendent en parallèle entre la sortie de la pompe 10 et un thermostat 20. Le thermostat 20 est relié à l’entrée de la pompe 10 par une conduite directe et par une conduite en parallèle comportant un radiateur 22.
La branche 12 alimente un dispositif 16 de chauffage de l’habitable du véhicule, et la branche 14 alimente un bloc moteur 18 du véhicule en vue de son refroidissement. Le circuit peut naturellement comprendre davantage de branches.
Le débit d’alimentation du bloc moteur 18 en fluide de refroidissement est de l’ordre de 120L/min et dépend du régime moteur. A haut régime, le débit augmente, et à bas régime, ce débit diminue. Le débit du fluide de refroidissement est donc fonction du régime, ce qui est bien adapté puisque le bloc moteur 18 a un besoin de refroidissement proportionnel au régime.
La branche 12 a par exemple un besoin en termes de débit de fluide de refroidissement de l’ordre de 40 L/min. Ce besoin peut être considéré comme constant et n’a pas besoin d’être ajusté à la hausse ou à la baisse en fonction du régime moteur.
L’invention permet de répondre à ce besoin au moyen d’un limiteur de débit 24 monté sur la branche 12. Le limiteur de débit 24 est du type à clapet et comprend un clapet mobile qui va ajuster la section de passage du fluide et donc le débit de fluide en sortie du limiteur, en fonction du débit en entrée de ce limiteur. Le clapet est configuré pour se déplacer lorsque le débit de fluide en entrée du limiteur dépasse un seuil prédéterminé. En deçà de ce seuil, le clapet n’est pas déplacé et définit une section de passage donné en sortie du limiteur. A partir et au-delà de ce seuil, le clapet se déplace et adopte une position dans laquelle il définit une section de passage plus petite en sortie du limiteur, afin que le débit de fluide en sortie soit réduit.
Les figures 2 à 7 illustrent un exemple de réalisation d’un limiteur de débit 24.
Pour l’essentiel, le limiteur 24 comprend un corps 26 dans lequel est monté un clapet 28 mobile.
Dans l’exemple représenté, le corps 26, illustré seul à la figure 5, a une forme générale tubulaire et comprend plusieurs tronçons 26a-26d coaxiaux. Le corps 26 comprend à une extrémité longitudinale un tronçon 26a d’entrée de fluide, et à son extrémité longitudinale opposée, un tronçon 26d de sortie de fluide. Entre les tronçons 26a, 26d, le corps comprend deux autres tronçons 26b, 26c ayant des diamètres D1, D2 différents et supérieurs à ceux des tronçons 26a, 26d.
Le tronçon 26b de plus grand diamètre D1 définit un logement de réception du clapet 28. Le clapet 28 est mobile axialement dans ce tronçon entre une première position représentée à la figure 3, et une seconde position représentée à la figure 4.
Le tronçon 26c de plus petit diamètre D2 définit un logement de réception d’un organe de sollicitation du clapet 28 dans sa première position. Dans l’exemple représenté, cet organe est un ressort de compression 30, qui est dans une position relâchée à la figure 3 et comprimée à la figure 4. Le ressort de compression est ici un ressort hélicoïdal.
Le tronçon 26c est relié au tronçon 26d par un épaulement annulaire 32a, et au tronçon 26b par un autre épaulement annulaire 32b (figure 5). De plus, le tronçon 26b est relié au tronçon 26a par un autre épaulement annulaire 32c (figure 5).
Le ressort 30 est en appui par une extrémité sur l’épaulement 32a et par son extrémité opposée sur le clapet 28. Le clapet 28 est mobile dans le tronçon 26b et coopère avec les épaulements 32b, 32c pour définir des positions de fins de course du clapet dans le corps 26.
Le clapet 28 est mieux visible aux figures 6 et 7 et comprend un pion 34 de forme générale cylindrique dont une extrémité longitudinale est conformée en tête d’ogive 34a. A son extrémité longitudinale opposée, le pion 34 comprend une surface annulaire 34b de mise en appui du ressort 30.
Le clapet 28 comprend en outre des nervures longitudinales 36 de guidage en coulissement dans le corps. Les nervures 36 sont ici au nombre de trois et sont régulièrement réparties autour de l’axe d’allongement du pion 34. Elles sont configurées pour coopérer par coulissement avec la surface cylindrique interne du tronçon 26b, s’étendant entre les épaulements 32b, 32c.
Les nervures 36 se prolongement axialement au-delà des extrémités longitudinales du pion 34 pour former des butées 36a, 36b ou surfaces de butée aptes à coopérer avec les épaulements 32b, 32c. Les butées 36a sont situées du côté de la tête d’ogive 34a et sont aptes à prendre appui sur l’épaulement 32c pour définir une position de fin de course illustrée à la figure 3. Les butées 36b sont situées du côté opposé au pion 34 et sont aptes à prendre appui sur l’épaulement 32b pour définir une position de fin de course illustrée à la figure 4.
La figure 3 illustre la position du clapet 28 lorsque le ressort 30 est à l’état libre ou relâché. Le ressort conserve cette position tant que le débit de fluide en entrée du limiteur 24 et du corps 26 (flèche F1) est inférieur à un seuil prédéterminé, par exemple de 40L/min. Les butées 36a prennent appui sur l’épaulement 32c et définissent entre elle trois secteurs de passage de fluide, entre la tête d’ogive 34a du pion et le tronçon 26a. Ces secteurs de passage définissent une section de passage notée S1 (qui n’est pas représentée dans les dessins) en entrée du limiteur 24. En sortie du limiteur, le clapet ne gêne pas vraiment la section de passage qui peut être notée S2 (non représentée).
La figure 4 illustre la position du clapet 28 lorsque le ressort 30 est comprimé. Le ressort adopte cette position lorsque le débit de fluide en entrée du limiteur et du corps (flèche F2) est supérieur ou égal au seuil précité. Le fluide prend appui sur le clapet 28 et en particulier sur la tête d’ogive 34a et le déplace dans le corps 26. On comprend donc que la force de compression du ressort est choisie en fonction du seuil, cette force étant par exemple de 10N dans un exemple particulier de réalisation de l’invention. Les butées 36b prennent appui sur l’épaulement 32b et définissent entre elle trois secteurs de passage de fluide, entre la surface 34b du pion et le tronçon 26c. Ces secteurs de passage définissent une section de passage notée S3 (qui n’est pas représenté). S3 est inférieur à la section de passage S2 en sortie du limiteur 24 lorsque le clapet 28 est dans la position de la figure 3. Le limiteur 24 permet ainsi de réduire le débit de fluide dans la branche 12 au juste besoin pour l’alimentation de l’équipement de cette branche.
Le circuit de refroidissement peut comprendre un limiteur de débit 24 sur l’une 12 de ses branches et avantageusement un limiteur de débit sur plusieurs de ses branches 12, 12’. Dans ce dernier cas, les limiteurs de débit peuvent comporter des seuils prédéterminés différents de déplacement de leurs clapets.
Claims (10)
- Circuit de refroidissement d’un véhicule, en particulier automobile, ce circuit comportant au moins une pompe (10) et plusieurs branches (12, 14) de circulation d’un fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu’au moins une (12) de ces branches comporte un limiteur de débit (24) à clapet (28), ce limiteur de débit comportant un corps (26) dans lequel est monté un clapet (28) mobile entre une première position dans laquelle il délimite une première section (S2) de passage de fluide en sortie du limiteur, et une seconde position dans laquelle il délimite une seconde section (S3) de passage de fluide en sortie du limiteur, la seconde section étant inférieure à la première section, et le clapet étant sollicité dans sa première position et configuré pour se déplacer de la première à la seconde position lorsque le débit de fluide en entrée du limiteur dépasse un seuil prédéterminé.
- Circuit selon la revendication 1, dans lequel le limiteur de débit (24) comporte un ressort ce compression (30) qui sollicite le clapet (28) dans sa première position, ce ressort ayant une force de compression choisie en fonction dudit seuil.
- Circuit selon la revendication 2, dans lequel le ressort (30) est un ressort hélicoïdal.
- Circuit selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le corps (26) a une forme générale tubulaire et comprend des tronçons tubulaires (26a-26d) coaxiaux dont un premier tronçon (26b) a un diamètre D1 et définit un logement interne de réception du clapet (28), et dont un second tronçon (26c) a un diamètre D2, inférieur à D1, et définit un logement interne de réception du ressort (30).
- Circuit selon la revendication 4, dans lequel les premier et second tronçons (26b, 26c) sont disposés entre un troisième tronçon (26a) formant une entrée de fluide dans le corps (26), et un quatrième tronçon (26d) formant une sortie de fluide dudit corps.
- Circuit selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le clapet (28) est indépendant dudit corps (26).
- Circuit selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le clapet (28) se présente sous la forme d’un pion cylindrique (34) dont une extrémité longitudinale est en tête d’ogive (34a).
- Circuit selon la revendication 7, dans lequel le pion (34) comprend des nervures longitudinales (36) de guidage en coulissement dans ledit corps (26).
- Circuit selon la revendication 8, dans lequel les nervures longitudinales (36) se prolongement axialement au-delà des extrémités longitudinales du pion (34) pour former des butées (36a, 36b) aptes à coopérer avec des épaulements annulaires (32b, 32c) à l’intérieur dudit corps (26).
- Circuit selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins deux des branches (12, 12’) comportent chacune un limiteur de débit (24), ces limiteurs de débit comportant des seuils prédéterminés différents de déplacement de leurs clapets (28).
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