Brevet FR2479397A1 — publié le 19811002

L'invention concerne un robinet, destiné en particulier à commander un circuit de chauffage de l'habitacle d'un véhi- cule automobile. On sait qu'un circuit de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile comprend un échangeur de chaleur, tra- versé par l'air destiné à être introduit dans l'habitacle, et alimenté par le liquide chaud, en général de l'eau, de refroidissement du moteur. On a proposé, pour la commande du chauffage, de disposer sur les conduits d'amenée et de retour du liquide, un robinet qui peut être soit en condition d'ou- verture, dans laquelle le liquide chaud circulant dans le conduit d'amenée traverse le robinet, circule dans l'échangeur, et retraverse le robinet avant d'accéder au conduit de retour, soit en condition de fermeture, dans laquelle le liquide chaud circulant dans le conduit d'amenée passe dans un canal de dé- rivation formé dans le robinet et repart directement dans le conduit de retour, sans traverser l'échangeur, soit dans des conditions intermédiaires dans lesquelles le liquide chaud circulant dans le conduit d'amenée traverse en partie le robinet pour alimenter l'échangeur, et s'écoule en partie dans le canal de dérivation du robinet pour repartir direc- tement dans le conduit de retour, ce qui permet d'avoir une commande progressive du chauffage de l'habitacle du véhicule. Dans certains de ces robinets connus, le passage du fluide chaud vers l'échangeur et/ou vers le conduit de retour par le canal de dérivation est commandé par un disque pourvu de trous et interposé, dans le corps du robinet, entre les débouchés des conduits dans le corps de robinet. Ainsi, dans la condition de fermeture du robinet, une face de ce disque est en contact direct avec le liquide chaud, tandis que son autre face est en contact avec le liquide remplissant l'échangeur de chaleur. L'échange thermique à travers l'épaisseur de ce disque est suffisant pour augmenter de manière notable la température du liquide remplissant l'échan- geur de chaleur, ce qui est particulièrement désagréable par temps chaud pour les occupants du véhicule: la température de l'air pénétrant dans l'habitacle, après passage sur l'échangeur de chaleur alors en. principe non alimenté, est supérieure à la température extérieure, et chauffe l'habitacle de façon non souhaitée. 2 2479397 La présente invention a précisément pour objet un robi- net de ce type ne présentant pas cet inconvénient. Elle propose un robinet, monté entre les extrémités de quatre conduits comprenant, d'un côté du robinet de premiers conduits d'amenée et de retour du fluide, et de l'autre côté du robinet de seconds conduits d'amenée et de retour du fluide, ce robinet pouvant occuper une condition d'ouverture dans laquelle les premiers conduits ne communiquent pas entre eux mais communiquent respectivement avec les seconds con- duits, une condition de fermeture dans laquelle il obture les seconds conduits et fait communiquer entre eux les premiers conduits, et des conditions intermédiaires dans lesquelles les premiers conduits communiquent partiellement entre eux et avec les seconds conduits respectifs, caractérisé en ce qu'il comprend un boisseau cylindrique monté à rotation, autour de son axe, de façon étanche entre les extré- mités des conduits, et comprenant au moins deux passages longitudinaux faisant communiquer, dans la condition d'ouver- ture, d'une part les premier et second conduits d'amenée, et d'autre part les premier et second conduits-de retour, et un canal de dérivation faisant communiquer exclusivement entre eux les premiers conduits dans la condition de ferme- ture totale du boisseau, ce canal de dérivation étant thermi- quement isolé des extrémités des seconds conduits. - Ainsi, dans la condition de fermeture du robinet, le liquide chaud circulant dans les premiers conduits et dans le canal de dérivation ne peut réchauffer le liquide se trouvant dans les seconds conduits, qui reste ainsi à une température constante, qui est la température extérieure dans le cas o le robinet dommande l'alimentation en liquide chaud d'un échangeur de chaleur faisant partie du circuit de chauffage d'un habitacle de véhicule automobile. Le robinet selon l'invention peut, bien entendu, dtre appliqué dans d'autres domaines, chaque fois qu'il est né- cessaire ou avantageux d'isoler thermiquement des conduits de passage de fluide reliés entre eux par un robinet de com- mande de débit. DansJa description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un 3 2479397 - robinet selon l'inventinn, selon la ligne I-I de la figure 2; - la figure 2 est une vue selon la flèche II de la fi- gure 1; - la figure 3 est une vue de face d'un premier disque du boisseau du robinet; - les figures 4 et 5 sont des vues en coupe, respecti- vement selon les lignes IV-IV et V-V de la figure 3; - la figure 6 est une vue de face d'un second disque du boisseau du robinet; - les figures 7 et 8 sont des vues en coupe, respecti- vement selon les lignes VII-VII et VIII-VIII de la figure 6; - la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 7; - la figure 10 est une vue de face d'un troisième disque du boisseau du robinet; - la figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la figure 10; et les figures 12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B sont des vues schématiques, respectivement en coupe longitudinale selon.-les lignes A-A et en coupe transversale selon les lignes B-B, illus- trant le fonctionnement du robinet selon l'invention. Le robinet selon l'invention, représenté dans les figures 1 et 2, comprend deux demi-boîtiers ou demi-corps 10 et 11, présentant chacun une bride annulaire de raccordement 12, 13, montées appliquées l'une sur l'autre, avec interposition d'un joint d'étanchéité 14, au moyen d'un collier de serrage 15. A son extrémité opposée à la bride 12, le demi- boîtier 10 comprend deux conduits cylindriques 16, 17, parallèles, dont l'axe est perpendiculaire au plan de la bride 12, qui sont reliés à un circuit d'eau de refroidissement du moteur, le conduit 16 formant par exemple le conduit d'amenée au robinet, et le conduit 17 formant le conduit de retour. De même, le demi-corps 11 comprend deux conduits 18 et 19,situés respectivement dans le prolongement des conduits 16 et 17, et qui forment conduits d'amenée à un échangeur de chaleur et de retour depuis l'échangeur de chaleur, comme indiqué par les flèches. Les conduits 18 et 19 sont en fait de courts tronçons de conduits, qui se terminent par une bride annulaire de raccordement 20, 21, respectivement. Un boisseau cylindrique, désigné par la référence 22, 247939? est monté à rotation autour de son axe central 23 dans l'espace cylindrique interne défini par les demi-boîtiers et 11 assemblés l'un à l'autre. A cet effet, le boisseau 22 comprend, sur sa face plate tournée du côté des conduits 16 et 17, un pivot central 24 reçu dans un trou borgne axial de la paroi du demi-bottier 10. A son extrémité opposée, le boisseau 22 comprend unarbre axial d'entraînement 26 monté rotatif de façon étanche danstun palier 27 du-demi- boitier 11, avec interposition d'un joint d'étanchéité 28. A l'extrémité libre de l'arbre 26 est monté un levier de manoeuvre 29, solidaire en rotation de l'arbre 26 au moyen d'un carré d'entraînement 30, le levier 29 s'étendant vers l'extérieur du demi-boitier 11, perpendiculairement à l'arbre 26, en passant entre les deux conduits 18 et 19 qui comprennent des épaulements formant butées limitant la course du levier 29 à 90 . Le levier 29 est lui-même entraîné en rotation par un câble, à partir d'une commande située en général sur le tableau de bord du véhicule. Le boisseau cylindrique 22, logé dans l'espace cylin- drique défini par les demi-boîtiers 10 et 11 entre les débou- chés des conduits 16, 17, 18 et 19 coopère par ses faces d'extrémité avec des joints annulaires d'étanchéité à lèvres 32, 33, 34, 35 montés respectivement sur les extrémités tronconiques des conduits 16, 17, 18, 19 débouchant à l'inté- rieur des demi-boîtiers 10 et 11. Le boisseau cylindrique 22 est formé, dans ce mode de réalisation, de trois disques coaxiaux, superposés et soli- daires les uns des autres, qui vont être décrits plus en détail en référence aux figures 3 à 11. Le premier disque 36, situé du côté des premiers conduits 16 et 17 d'amenée et de retour de fluide, représenté dans les figures 3 à 5, est un disque plan à contour circulaire, com- prenant quatre trous ou passages cylindriques traversants 37, 38, 39 et 40, respectivement, à 900 les uns des autres,formés à distance égale du:. centre du disque 36. La distance entre les centres de ces trous et le centre du disque 36 est égale à la distance entre les axes des conduits 16, 17, 18 etl9 du robinet et l'axe 23 du boisseau 22. La surface en section transversale de ces trous est sensiblement-égale à celle des conduits 16, 17, 18 et 19. Entre les trous 2479,97 consécutifs 37 et 39, et entre les trous consécutifs 38 et 40, sont formées deux lumières traversantes 41 et 42, diamétralement opposées et symétriques par rapport au centre du disque 36, qui ont sensiblement la forme de la lame d'un cimeterre. De façon générale, la surface des lumières 41, 42, diminue progressivement dans e sens allant du trou 37 au trou 39 et du trou 38 au trou 40, respecti- vement. Une cavité non traversante 43 est formée en creux dans la face 44 du disque 36, qui est la face extérieure tournée vers les conduits 16et 17 quand le boisseau 22 comprenant le disque 36 est monté dans le robinet. Cette cavité 43 s'étend radialement, entre les lumières 41 et 42, de façon symétrique par rapport au centre du disque 36. La partie médiane de la lumière 43 est renflée ou arrondie autour du pivot axial précité 24 du boisseau 22, qui est solidaire du fond de la cavité 43, au centre du disque 36. Comme on le verra dans ce qui suit, les trous diamétra- lement opposés 37 et 38 servent à établir une communication directe entre les conduits 16 et 18 d'une part, et les con- duits 17 et 19 d'autre part, les trous 39 et 40 formant les entrées d'un canal de dérivation totale permettant le passage du fluide directement du conduit 16 au conduit 17 dans la position de fermeture du robinet, 3 s lumières 41 et 42 per- mettent une communication partielle entre les conduits 16 et 18 d'une part, et les conduits 17 et 19 d'autre part, dans les positions intermédiaires du robinet, et la cavité 43 forme un canal de dérivation partielle reliant directe- ment le conduit 16 au conduit 17 dans les positions inter- médiaires du robinet. Le second disque 45, ou disque médian du boisseau 22, représenté dans les figures 6 à 9, comprend une jupe cylin- drique 46 présentant à une extrémité un rebord annulaire externe 47 dont le diamètre extérieur est supérieur à celui de la jupe 46 et égal à celui du premier disque 36. De la jupe 46 sont solidaires, de moulage, des voiles internes formant deux tronçons de tubes 48 et 49 diamétra- lement opposés, qui correspondent aux trous 37 et 38 du pre- mier disque 36 et qui seront alignés avec ces derniers. De la jupe 46 dépend également un voile interne 50 en forme d'auge, 6 2479397 orienté perpendiculairement au diamètre passant par les cen- tres des tronçons de tubes 48 et 49, et s'étendant diamétra- lement à l'intérieur de la jupe 46 en étant relié à celle-ci par ses deux extrémités 51 et 52. Le canal 54 formé par le voile 50 débouche sur une face 53 du disque 45, et sa pro- fondeur est inférieure à la hauteur du second disque 45. Le disque 45 sera appliqué par sa face 53 sur le disque 36. Au niveau de cette face 53 du disque 45, les extrémités 51 et 52 du voile 50 sont sensiblement cylindriques et corres- pondent aux trous 39 et 40 du premier disque 36, avec les- quels elles seront alignées quand les deux disques seront appliqués l'un sur l'autre. Les trous 39 et 40 déboucheront donc dans ces conditions à l'intérieur du canal 54 formé par le voile 50, et formeront avec celui-ci un canal de déri- vation totale reliant directement le premier conduit 16 au premier conduit 17 dans la position de fermeture du robinet. Les tronçons de tubes 48 et 49 sont reliés respective- ment aux extrémités 51, 52 du voile 50 par une paroi oblique , 56, s'étendant sur toute la hauteur du disque 45, et déli- mitant avec la jupe cylindrique 46 et une partie du tronçon de tube 48, 49, correspondant,un passage interne 57, 58, ayant une forme identique à celle des lumières 41, 42 du premier disque 36. Quand les disques 36 et 45 seront axiale- ment superposés, les lumières 41 et 42 seront axialement superposées aux passages 57 et 58, respectivement. Le troisième disque 60, représenté dans les figures 10 et 11, est un disque plan de faible épaisseur, ayant sensi- blement le même diamètre extérieur que le rebord annulaire 47 du second disque 45, et qui est destiné à venir s'appli- quer, par sa face 61, sur la face du second disque 45 pré- sentant le rebord 47. Le troisième disque 60 comprend deux trous traversants 62, 63, diamétralement opposés, identiques aux trous 37 et 38 du premier disque, et destinés à venir en alignement avec ceux-ci quand les disques sont superposés pour former le boisseau 22. De même, ce troisième disque 60 comprend deux lumières 64 et 65, symétriques par rapport au centre du disque 60, identiques aux lumières 41 et 42 du premier dis- que 36, et destinées à être alignées avec celles-ci quand les disques sont axialement superposés. Sur sa face 64 opposée à sa face 61, le troisième disque 60 présente l'arbre 26 précité se terminant par le carré d'entraînement 30. Pour former le boisseau cylindrique 22, les trois dis- ques 36, 45 et 60 sont axialement superposés et fixés les uns aux autres, par exemple par collage ou par soudure. Dans le boisseau, les trous cylindriques 37 et 38 du pre;- mier disque 36 sont alignés avec les tronçons des tubes 48 et 49 du second disque 45 et avec les trous cylindriques 62 et 63 du troisième disque 60, respectivement. Les lumières 41 et 42 du premier disque sont alignées avec les passages 57 et 58 du second disque, et avec les lumières 64 et 65 du troisième disque, respectivement. Les trous cylindriques 39 et 40 du premier disque 36 débouchent aux extrémités du canal de dérivation totale 54 formé dans le second disque 45. Le boisseau 22 est monté par exemple dans le demi- boîtier 10, puis le demi-boîtier 11 est monté sur le demi- boîtier 10 et est fixé à celui-ci par le collier 15, le levier de manoeuvre 29 est mis en place sur le carré d'entraînement 30 à l'extrémité de l'arbre 26 et est maintenu en place au moyen d'une vis et d'une rondelle. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce robinet, en référence aux figures 12A à 14B. Dans les figures 12A et 12B, le robinet est représenté en position de pleine ouverture. Dans ces conditions, le liquide amené par le premier odnduit 16 passe directement à travers le boisseau 22 par le trou cylindrique 37 du premier disque 36, par le tronçon de tube 48 du second disque 45 et par le trou cylindrique 62 du troisième disque 60 qui, dans cette position, sont alignés avec le premier conduit 16 d'amenée et le second conduit 18 d'amenée. Par le second conduit 18, le liquide est amené à l'échangeur de chaleur, d'o il ressort par le second conduit 19. Il passe alors dans le trou cylin- drique 63 du troisième disque 60, dans le tronçon de tube 49 du second disque et dans le trou cylindrique 38 du premier disque, et retourne par le conduit 17 au circuit du liquide de refroidissement du moteur. Dans cette position de pleine ouverture du robinet, le liquide amené par le conduit 16 me peut passer ni dans le conduit de dérivation partielle 43, ni dans le conduit de - 247939? dérivation totale 54, ni dans les conduits de communication partielle débouchant par les lumières 41 et 42, car ceux-ci ne se trouvent pas en regard du premier-conduit 16. Dans la position d'ouverture partielle du robinet, représentée dans les figures 13A et 13B, le boisseau cylin- drique 22 a été tourné sur un peu moins de 1/8 de tour par rapport à sa position des figures 12A et 12B. Les extrémités du conduit de dérivation partielle 43 se trouvent alors en regard des extrémités des premiers conduits 16et 17, de sorte qu'une partie du liquide amenée par le premier conduit 16 va passer dans le conduit 43 de dérivation partielle et ressortir directement dans le conduit de retour 17. Une partie des lumières 41 et 42 se trouve également en regard des extrémités des conduits 16 et 17 respectivement. Une partie du liquide amenée par le premier conduit 16 va donc passer à travers la lumière 41 du premier disque, à travers le passage 57 du second disque et à travers la lumière 64 du troisième disque, pour arriver dans le conduit 18, circu- ler dans l'échangeur, ressortir de l'échangeur par le conduit 19, passer dans la lumière 65 du troisième disque, dans le passage 58 du second disque et dans la lumière 42 du premier disque pour arriver finalement dans le conduit de retour 17. Dans cette position intermédiaire, une partie du liquide amenée par le premier conduit 16 peut également passer, comme dans la position d'ouverture complète du robinet, par le trou cylindrique 37 du premier disque, le tronçon de tube 48 du second disque et le trou cylindrique 62 du troisième disque, pour suivre le m6me parcours que-précédemment. La position de fermeture complète du robinet a été re- présentée dans les figures 14A et 14B, dans lesquelles le boisseau cylindrique 22 -a été tourné d'un quart de tour depuis sa position représentée dans les figures 12A et 12B. L'extrémité du conduit d'amenée 16 se trouve alors en regard du trou cylindrique 39 du premier disque, qui débouche dans la canal 54 de dérivation totale, ramenant le liquide dans le conduit de retour 17 à travers le trou cylindrique 40 du premier disque. On voit que ce canal de dérivation totale 54 est isolé du troisième disque 60 par un espace rempli d'air, fermé de façon étanche par le troisième disque 60, l'air jouant le 9 2479397 râle d'un isolant thermique entre le canal 54 et les extré- mités des conduits 18 et 19 qui sont remplis de liquide. Ainsi, la circulation d'un liquide chaud dans le canal 54 ne peut provoquer une élévation sensible de la température du liquide se trouvant dans les conduits 18 et 19. il 2479397 passage de fluide inférieure à celle du premier canal de dérivation. 7. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boisseau comprend également deux orifices ou lumières traversants faisant communiquer les premiers conduits avec les seconds conduits respectifs dans les conditions intermédiaires du robinet, ces lumières présentant une section de passage de fluide qui diminue progressivement dans le sens allant de la condition d'ouver- ture à la condition de fermeture. 8. Robinet selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface en section transversale des lumières traver- santes est inférieure à celle desdits passages cylindriques. 9. Robinet selon la revendication 7, caractérisé en ce queJa surface en section transversale des lumières traver- santes est inférieure à celle desdits passages cylindriques. 10. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface en sectiontransversale des passages cylindriques est sensiblement égale à celle desdits conduits et à celle du premier canal de dérivation. 11. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boisseau est formé de plusieurs disques axialement superposés et fixés les uns aux autres. 12. Robinet selon la revendication 11, caractérisé en ce que le boisseau comprend: un premier disque, situé du côté des premiers conduits, dans lequel sont formés le second canal de dérivation et quatre passages traversants identiques écartés angulairement les uns des autres; un second disque ou disque médian, dans lequel sont formés deux passages tra- versants alignés axialement avec deux passages traversants du premier disque, et le premier canal de dérivation dont les extrémités sont alignées avec les deux autres passages tra- versants du premier disque; etmn troisième disque situé du coté des seconds conduits et comprenant deux passages tra- versants axialement alignés avec les deux passages traver- sants du second disque. 13. Robinet selon la revendication 12, caractérisé en ce que le premier canal de dérivation est formé en creux sur la face du second disque qui est appliquée sur le premier disque et est partiellement obturé entre ses extrémités par 2479397 REVENDICATIONS 1. Robinet, monté entre les extrémités de quatre con- duits comprenant, d'un côté du robinet de premiers conduits d'amneée et de retour de fluide, et de l'autre câté du robinet de seconds conduits d'amenée et de retour de fluide, ce robinet ayant une condition d'ouverture dans laquelle les premiers conduits ne communiquent pas entre eux et communi- quent respectivement avec les seconds conduits, une condition de fermeture dai1s laquelle il obture les seconds conduits et fait communiquer entre eux les premiers conduits, et des conditions intermédiaires dans lesquelles les premiers con- duits communiquent partiellement entre eux et avec les se- conds conduits respectifs, caractérisé en ce qu'il comprend un boisseau cylindrique monté à rotation, autour de son axe, de façon étanche entre les extrémités des conduits et compre- nant au moins deux passages longitudinaux faisant communiquer dans la condition d'ouverture, d'une part les premiers et seconds conduits d'amenée, et d'autre part les premiers et seconds conduits de retour, et un canal de dérivation faisant communiquer exclusivement entre eux les premiers conduits dans la condition de fermeture totale du boisseau, ce canal de dérivation étant thermiquement isolé des extrémités des seconds conduits. 2. Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal de dérivation est séparé des extrémités des seconds conduits par un espace confiné contenant un isolant thermique et entourant au moins partiellement ledit canal. 3. Robinet selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'isolant thermique est de l'air. 4. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boisseau cylindrique comprend un second canal de dérivation, formé en creux dans une face d'extrémité du boisseau, et faisant communiquer entre eux partiellement les premiers conduits dans lesdites conditions intermédiaires. 5. Robinet selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second canal de dérivation est sans communication avec le premier canal de dérivation. 6. Robinet selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le second canal de dérivation a une section de 12 2479597 la face correspondante du premier disque. 14. Robinet selon la revendication 13, caractérisé en ce que le second disque comprend une jupe cylindrique dont est solidaire un voile interne formant le premier canal de dérivation et délimitant un espace vide autour de celui-ci, qui est fermé de façon étanche par le troisième disque précité. 15. Robinet selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les lumières traversantes précitées sont formées à travers les trois disques. 16. Robinet selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que les disques sont en matériau plastique. 17. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boisseau précité est solidaire, à son extrémité tournée vers les seconds conduits d'un arbre axial supporté en rotation par des paliers d'un bottier con- tenant le boisseau, l'extrémité de cet arbre étant solidaire d'un levier de manoeuvre du-boisseau. 18. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est du type quart de tour.