Brevet FR2472224A1 — publié le 19810626

La présente invention a pour objet des dispo- sitifs de clapet sensibles à la température; et concerne particulièrement un dispositif de thermostat pour canalisation de fluide. Un premier but de l'invention est de réaliser un thermostat perfectionné de construction robuste pour être utilisé dans des conditions éprouvantes, qui puisse être fabriqué rapidement et avec facilité, et assemblé par làmême de façon économique grâce à des composants simplifiés formant un assemblage avec ressort de rappel unique. Un autre but de l'invention est de réaliser un thermostat perfectionné du type ci-dessus, qui comporte un nombre minimum de pièces, qui est fabriqué avec un nombre d'opérationsd'usinage minimales et pour lequel le nombre d'opérations d'assemblage est réduit. Un but complémentaire de l'invention est de réaliser un thermostat perfectionné du type ci-dessus dans lequel l'assemblage avec ressort de rappel effectue le transfert de la charge du ressort de rappel de l'organe de puissance directement jusqu'au clapet ou au boîtier du thermostat. Un autre but encore de l'invention est de réaliser un thermostat dont le boîtier lui-même comporte une partie flexible assurant une fonction de sécurité supplémentaire, afin de protéger l'organe de puissance. D'autres particularités et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels on a représenté un exemple non limitatif de réalisation de l'invention. - La figure 1 est une vue en élévation avec coupe partielle et arrachementsd'un thermostat selon l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. - La figure 5 est une vue en plan de dessus du thermostat de la figure 1. En se reportant aux dessins, on voit un ther- mostat 10 du type commandé par la température et qui est utilisable dans une large variété d'applications. Aux fins d'une meilleure compréhension uniquement, le thermostat est représenté monté sur un bloc moteur, et un réfrigérant coule dans la direction de la flèche 12, à partir d'une chemise 14 du moteur à travers des ouvertures du thermostat telles que 16 et 18, comme indiqué par les flèches 20 et 22 illustrant le trajet du fluide, lequel traverse un passage de"bypass't qui communique avec les ouvertures 18. Le thermostat 10 est représenté à titre d'exemple dans un dis- positif ou un organe de commande thermostatique 26, contrôlant le clapet, sensible à la température et à action rapide, est monté à l'intérieur de la chemise 14 du moteur de façon à être sensible à la température du fluide ou réfrigérant qui doit être contrôlée. Lors d'un déplacement axial du carter ou boîtier 24 ou du clapet de mesure vers le haut à partir de sa position représentée à la figure 1, un écoulement de fluide est établi entre la chemise 1.4 et le passage de fluide 28,qui communique par exemple avec un radiateur Ce moteur non représenté. Lia position du thermostat illustré à la figure 1 est une position dite froide ou de départ, dans laquelle le réfrigérant coule de la chemise 14 à travers le thermos- tat 10 et par le passage de"bypass"entourant le sommet du carter ou boîtier 24 creux dont l'extrémité est ouverte,et qui a une construction en forme de coupe inversée. Lorsqu'il détecte des accroissements de température au-dessus d'une valeur prédéterminée, le thermostat 10 est actionné par son organe de commande 26 afin de déplacer le bottier 24 vers le haut pour diminuer l'écoulement de réfrigérant par le passage"lbypass"',et pour accroître l'écoulement de réfri- gérant jusqu'au radiateur du moteur. Lorsque suffisamment de réfrigérant s'est écoulé à travers le radiateur pour diminuer la température du moteur jusqu'à une valeur prédéterminée voulue, le changement de température du réfrigérant dans la chemise 14 désactive l'organe de commande 26 et ramène le boîtier 24 vers sa position illustrée à la figure 1. Bien que cela ne soit pas représenté, on comprendra que l'on peut prévoir tout moyen approprié dans le conduit de"bypass", si on le désire, afin d'arrêter le déplacement vers le haut du boîtier 24 et de fermer les orifices 18 lors d'un dépla- cement prédéterminé du boîtier 24 en réponse à un accroisse- ment continu de la température du réfrigérant, afin de forcer tout le fluide à s'écouler à travers le passage 28 du radiateur dumoteur. L'organe de commande 26 est conventionnel et comporte une capsule 30 contenant une pastille de mélange spécial d'un matériau approprié sensible à la température, qui subit une expansion et une contraction, respectivement en réponse à des accroissements et à des diminutions de température. La composition chimique de ce mélange peut varier afin d'obtenir les domaines de température corres- pondants voulus. Un diaphragme en élastomère moulé non représenté,erferme de façon étanche la pastille de mélange dans la capsule 30, et un bouchon thermiquement expansible peut être utilisé en association avec la pastillede mélange pour transmettre touteexpansion en volume des matériaux expansibles jusqu'à un piston 32 de l'organe de commande, qui coopère avec le boîtier 24 de façon à pouvoir le déplacer vers le haut à partir de sa position représentée à la figure 1. Dans la réalisation préférée, le bottier 24 est déplaçable axialement vers et à partir d'une tête annu- laire 34 formant un siège. La tête 34 comporte un rebord périphérique de montage 36 ayant une section transversale en U, fixé dans un évidement annulaire 38 du bloc moteur. Un siège annulaire 40 de clapet forme partie intégrante de la portion intérieure du rebord 36 et est pourvu d'une série de pieds 42 s'étendant obliquement vers le bas et vers l'intérieur jusqu'à une base centrale -44 de la tête. Cette base centrale 44 comporte un manchon 46 qui détermine une ouverture centrale dans la tête 34, les jambes 42 délimitant la série des ouvertures 16 dans la tête 34. Pour monter l'organe de commande 26, son guide 48 de piston s'étendant longitudinalement et sa tige de piston 50 sont introduits dans le manchon 46 jusqu'à ce que l'épaulement 52 de l'organe de commande vienne abouter le manchon 46, et soit maintenu dans cette position par le ressort 54. Ce dernier est représenté disposé entre la base centrale 44 de la tête 34 et le fond d'une coupelle 56 de retenue du ressort, le ressort 54 étant enroulé coaxia- lement autour du guide de piston 48 de l'organe de commande. LTa coupe ou coupelle 56 de retenue du ressort est ouverte à ses deux extrémités, et présente une demi-section en forme sensiblement de S. Lia coupelle 56 est montée coaxia- lement sur une extrémité du guide de piston 48 afin d'en- tourer la tige de piston 50. Plus précisément, le fond de la coupelle 56 de retenue. du ressort est constitué par une collerette annulaire 58 dirigée radialement vers l'intérieur, 2472224 1 qui sert de siège pour le ressort 54 et délimite une ouver- ture traversée par le guide de piston 48 de l'organe de commande. Une bague de retenue 60 est disposée et verrouillée à l'intérieur d'une gorge 62 qui s'étend sur la circonférence de l'extrémité du guide de piston 48, de sorte que la coupelle 56 de retenue du ressort est fermement assujettie à l'organe de contrôle 26, et est entièrement serrée entre la bague de retenue 60 et le ressort 54,- ce dernier maintenant l'organe de commande en position opérationnelle d'aboutement contre le manchon central 46 de la tete 34. Un autre avan- tage de cette construction est que lors de l'assemblage, la bague 60 est emprisonnée en position au voisinage de la coupelle 56, et y est maintenue dans un assemblage résistant aux vibrations sous la sollicitation du ressort 54. Afin de réaliser un assemblage unitaire et intégré pour le ressort de rappel d'une construction simpli- fiée permettant d'obtenir des économies significatives dans la fabrication et l'assemblage, tout en assurant une résistance convenable aux vibrations dans des conditions d'environnement éprouvantes, une liaison d'entraînement de rappel pour le boîtier 24 et le piston 32 de l'organe de contrôle est effectuée entre le ressort de rappel 66 et le boîtier 24 au moyen d'un siège 68 du ressort de rappel directement relié au boîtier, de préférence symétrique par rapport aux axes longitudinaux de l'organe de commande 26 et du boîtier 24. La forme de réalisation préférée de l'assemblage 64 du ressort de rappel comporte un cadre profilé sensiblement en U et présentant des bras espacés 72, 72 reliés à leur base par une bague formant un siège 68 de ressort, qui est muni d'une lèvre annulaire 74 s'élevant vers le haut pour enfermer une extrémité du ressort de rappel 66. L'extrémité opposée de ce dernier est positionnée 2472224 i contre une collerette 75 radiale annulaire de la coupelle 56 de retenue du ressort, qui comme décrit précédemment, est fixée àl'organe de commande 26. Comme visible à la figure 1, la partie intérieure extrgme de la bague 68 de la monture est tournée vers le bas en 76 et délimite une ouverture centrale à l'intérieur de laquelle le ressort 54 est reçu avec un jeu adéquat par rapport au guide 48 du piston de l'organe de commande et au cadre d'entourage 70. Le fond de ce cadre 70 est représenté à une distance prédéterminée au-dessus de la base centrale 44 de la tête 34. Pour relier directement le ressort de rappel 66 et le bo5tier 24, et pour minimiser ainsi le prix de revient des différentes pièces et des multiples opérations de fabrication et d'assemblage, la paroi supérieure 78 du boîtier 24 est formée d'un seul tenant avec la paroi laté- rale tubulaire de celui-ci et de façon à réaliser des pattes flexibles 82, dirigées obliquement vers le bas, qui se ter- minent par un moyeu central 84 (figure 3) présentant deux crochets de verrouillage86,E6diamétralement opposés suppor- tant le cadre 70. Dans le mode de réalisation préféré, le moyeu central 84 est représenté comportant une partie 87 en forme de coupelle percée d'une ouverture en son centre, ayant une section transversale en U à travers laquelle la tige du piston s'étend librement coaxialement au boîtier 24, pour assurer un entraînement par adossement direct entre la toile 78 du boîtier et l'épaulement 88 (figures 1 et 2) formé sur le piston 32 et entourant la tige 50 de dia- mètre réduit au piston. Pour constituer le support d'enca- drement du ressort de rappel et obtenir un transfert direct de la charge du ressort de rappel de l'organe de commande au boî.tier 24, les crochets de verrouillage 86,86 247222!' 1 s'étendent chacun à partir d'une paire d'épaulements 90, (figures 2 et 3) formés sur le moyeu central 84 à travers une ouverture 92 dans une partie terminale supérieure de chaque bras 72, 72 de la garniture 70. Les épaulements de retenue 90, 90 peuvent être engagés avec leur bras 72 de garniture respectif à des côtés opposés de son ou- verture 92 de garniture. Chaque crochet de-verrouillage 86, 86 est initialement inséré dans son ouverture respective 92 de garniture comme représenté en 86A à la figure 1, et de ce fait l'extrémité courbée de façon inversée de chaque crochet 86 est incurvée vers le crochet opposé dans la posi- tion d'assemblage finale, telle que représenté en 86 à la figure 1. Grâce à l'inclinaison dirigée vers le haut de chaque crochet de verrouillage 86, 86, une rampe est effectivement constituée au-dessous des extrémités supé- rieures de chaque bras 72 du cadre, qui est mise en contact direct avec son bras respectif 72 lors de l'assem- blage, afin d'empêcher tout déplacement relatif intempestif. la liaison complète cadre/paroi comporte un contact direct métal sur métal de façon à assurer un assemblage de grande solidité, résistant aux vibrations de façon] sire. En cours de fonctionnement, du fait que le piston 32 est entraîné vers le haut,à partir de sa position de départ illustrée à la figure 1,en réponse à un accrois- sement de température du réfrigérant, le réfrigérant passe entre le boîtier 24 et le siège de clapet 40 et traverse le passage 28 qui conduit au radiateur à moteur. Dans les conditions de fonctionnement normal, le guide de piston 48 reste en position fixe comme le fait la coupelle 56 qui lui est attachée et qui assure la retenue du ressort, lors d'un déplacement vers le haut du bottier; le dépla- cement vers le haut du boîtier 54 comprime le ressort de 247222k 1 rappel. 66 en réponse au déplacement du siège 68 du ressort de rappel du fait que la garniture 70 supportée par le boîtier suit le mouvement vers le haut de ce dernier. Après qu'une quantité suffisante de réfrigérant se soit écoulée à travers le radiateur du moteur pour assurer une diminution de température du réfrigérant détectée par la pastille de mélange thermiquement expansible,placée à l'intérieur de la capsule 30 dans la chemise 14, la pastille de mélange se contracte et la liaison crochet de verrouillage/bras du cadre, entre le boîtier 24 et l'assemblage 64 du ressort de rappelexécute un transfert direct de la charge du ressort de rappel de l'organe thermique jusqu'au boîtier 24, pour rappeler le piston 32 et le boîtier 24 vers leur position de départ représentée à la figure 1. Une réalisation appropriée du matériau de la paroi flexible permet la suppression d'un ressort conven- tionnel de chevauchement dans des applications particulières, car la flexibilité décrite ci-dessus du matériau de la paroi eIIe-même permet un déplacement relatif entre le piston 32 et le boîtier 24 lors de l'arrêt du boîtier, par exemple en faisant venir en butée un organe fixe non repré- senté, qui recouvre le boîtier 24 dans le "bypass". Par exemple, si la coupelle 56 est complètement empêchée de se déplacer par rapport au guide de piston 48 et si l'organe de commande 26 est fixé par rapport à la tête 34, le montage du ressort 54 dans la réalisation illustrée aux dessins annexés pourrait être supprimé, et lors de l'arrêt du dépla- cement du boîtier vers le haut, le matériau flexible de la paroi pourrait servir à protéger l'organe de commande contre un mouvement thermique de son piston 32 au-delà d'un déplacement maximum prédéterminé répondant à un accrois- sement de température excessif du réfrigérant. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et peut comporter des variantes d'exécution. 247222! 1 REVENDICATIONS 1 - Thermostat pour fluide,caractérisé en ce qu'il comprend un siège de clapet annulaire fixe(40),un boltier(24)creux ouvert à une extrémité, déplagable vers et à partir du siège de valve (40) et servant de clapet pour mesurer l'écoulement de fluide entre le bottier (24) et le siège de clapet (40), un organe de commande (26) sensible à la température qui comprend un piston (32) suscep- tible d'effectuer des va-et-vient axialement, déplaçable dans une première direction pour entraîner le boîtier (24) dans une direction correspondante en l'écartant du siège de valve (40) consécutivement à un accroissement de la tempé- rature du fluide, et un assemblage de ressort de rappel (64) sollicitant le boîtier (24) dans la direction opposée vers le clapet, qui inclut un dispositif relié directement au boîtier et pourvu d'un siège pour le ressort de rappel (66). 2 - Thermostat selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assemblage(64)du ressort de rappel sollicite en outre le piston (32) dans une direction opposée à ladite première direction de déplacement pour rappeler le piston (32) à sa position de départ. 3 - Thermostat selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de commande (26) comprend un guide (48) de piston s'étendant longitudinalement, supportant le piston (32) pour lui permettre de se déplacer dans le guide (48), en ce que l'assemblage (64) du ressort de rappel comprend un cadre (70) présentant une section en forme de U avec des bras espacés (72) et une base annu- laire (68) de liaison agencée symétriquement autour du guide de piston (48), et un ressort de rappel (66) enroulé coaxialement autour du guide de piston (48) avec une extré- mité du ressort (66) fixée au guide de piston (48) et 2472224 I l'extrémité opposée de ce ressort (66) fixée sur la base annulaire (68) de la garniture (70), sa base annulaire (68) comprenant ledit siège de ressort de rappel, et les extré- mités des bras (72) de la garniture opposées à la base annulaire (68) sont directement reliées au bottier (24). 4 - Thermostat selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier (24) comporte une paroi latérale tubulaire (80) et une paroi (78) formée sur une extrémité de la paroi latérale (80), et les extrémités des- bras (72) de la garniture sont directement reliées à la paroi (78) du bottier (24). - Thermostat selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau de la paroi (78) est flexible et permet un déplacement relatif entre le piston (32) et le boltier (24) lors de l'arrêt du déplacement du boitier (24), et la paroi flexible (78) assure une fcnediac de chivau- chement élastique pour protéger-l'organe de commande (26) sensible à la température contre un mouvement thermique du piston (32) au-delà d'un déplacement maximum prédéter- miné en réponse à un accroissement de température excessif du fluide. 6 - Thermostat selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi (78) présente un moyeu central (84) disposé entre les bras d'encadrement(72) et coaxialement supporté par le piston (32) en liaison d'en- trainement avec celui-ci, le moyeu central (84) de la paroi (78) présente une paire de crochets de verrouillage (86) diamétralement opposés, les extrémités des bras d'encadre- ment (72) comportant des ouvertures (92) pour recevoir les crochets de verrouillage (86), lesquels s'étendent à travers les ouvertures (92) des bras d'encadrement(72) et sont respectivement courbés dans la direction inverse vers l'autre crochet (86) en prise de verrouillage avec leurs 2472225 1 1 1 bras respectifs (72), et relient le ressort de rappel (66) au bottier (64) pour assurer un transfert de la charge du ressort de rappel directement au bottier (24). 7 - Thermostat selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une extrémité du guide de piston (48) comprend une rainure périphérique (62) adjacente à une extré- mité du piston (32), une bague de retenue (60) est logée dans la rainure (62), une coupelle (56) annulaire de retenue de ressort est montée coaxialement au guide de piston (48), et présente une demi-section en forme approximative de S avec des collerettes annulaires (58, 75) dirigées radiale- ment vers l'intérieur et vers l'extérieur et servant de sièges aux ressorts, le siège de valve annulaire fixe ayant une base centrale(44) percée d'un trou, un ressort de montage (54) étant enroulé coaxialement autour du guide de piston (48) avec les extrémités opposées de ce ressort (54)placéesen appui sur la base centrale (44) du siège de valve et sur la collerette (58) dirigée radialement vers l'intérieur de la coupelle (56) de retenue des ressorts, qui le sollicite de façon à le maintenir engagé avec la bague de retenue (60) en position fixe par rapport au guide de piston (48), et qui maintient la bague de retenue (60) emprisonnée au voisinage de la coupelle (56) de retenue des ressorts, tandis que le ressort de rappel (66) est monté coaxialement au ressort de montage (54), une extrémité du ressort de rappel (66) prenant appui sur la collerette (75) dirigée radialement vers l'extérieur de la coupelle (56) de retenue des ressorts, ce qui assure au thermostat une résistance maximum aux vibrations lui donnant la fiabilité voulue à cet égard. 8 - Thermostat selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de commande (26) sensible à 247222 i la température comprend une capsule (30) de diamètre supé- rieur à celui du guide de piston (48), ce dernier et la capsule (30) étant disposés coaxialement avec le guide de piston (48) qui s'étend à travers la base centrale (44) percée d'une ouverture, tandis que le ressort de montage (54) sollicite la capsule (30) dans sa position opération- nelle par mise en butée contre la base centrale (44) du siège de clapet. 9 - Thermostat selon la revendication 6, caractérisé en ce que les crochets de verrouillage (86) du moyeu central (84) de la paroi (78) sont reliés à leurs bras d'encadrement respectifs (72) suivant un contact direct métal-métal de façon à fournir une liaison positivement verrouillée entre la paroi(78) du bottier (24) et le cadre (70), cette liaison ayant une grande solidité afin de résister à des vibrations indésirables. - Thermostat selon la revendication 9, caractérisé en ce que les crochets de verrouillage (.86) sont chacun dirigés obliquement vers le haut à travers une ouverture (92) formée dans leurs bras (72) d'encadrement respectifs, afin de fournir un point d'appui pour courber en sens inverse les crochets de verrouillage (86) jusqu'à leur position d'assemblage finale.