Brevet FR2509789A1 — publié le 19830121

Bouchon pour un circuit de fluide. tel queue circuit de refroidissement de moteur à combustion interne L'invention concerne un bouchon de circuit de fluide, notamment d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, bouchon destiné par exemple à fermer l'orifice, prévu pour le remplissage, d'un vase d'expansion ou d'un radiateur faisant partie d'un circuit derefroidissement. Les bouchons de ce type comprennent au moins un passage éta- blissant une communication entre l'intérieur du circuit de fluide et l'extérieur, ainsi qu'un dispositif à clapet de surpression et à clapet de dépression qui ferme normalement ce passage et qui l'ouvre respectivement en cas de surpression ou de dépression dans le circuit de fluide. La dispositif à clapet de surpression et à clapet de dépression est taré, c'est-à-dire que le passage de communication n'est- ouvert que si la pression dans le circuit est comprise entre deux valeurs prédéterminées. Ces valeurs prédéterminées, ou valeurs de tarage, du dispositif de clapets ne sont pas du mame ordre de grandeur, la valeur en surpression étant de l'ordre de 0,6 à 1 kg/cm2, tandis que la valeur prédéterminée en dépression est de l'ordre de 0,05 kg/cm2, c'est-à-dire de 10 à 20 fois plus faible.C'est pour cette raison que jusqu'à présent, le bouchon comprend deux clapets dont chacun est sollicité dans un sens par un ressort de rappel vers un siège d'appui en une position correspondant à la fermeture d'une coamunication entre l'intérieur et l'extérieur du circuit. Ces bouchons ont donc une structure assez complexe, ils comprennent un assez grand nombre de pinces, et leur'assémblage est long et coateux. L'invention a pour objet un bouchon de fermeture d'un circuit. de fluide, qui ne présente pas ces inconvénients. L'invention a également pour objet un bouchon de ce type, dont le nombre de pièces est réduit par rapport à ceux de la technique antérieure, dont l'assemblage est plus simple et dont la fiabilité est améliorée dans une large mesure. L'invention propose à cet effet un bouchon de fermeture d'un orifice'de circuit de fluide, tel qu'un circuit de refroidissement de moteur àXcombustion interne, comprenant un passage de communication entre l'intérieur et l'extérieur du circuit et des moyens pour fermer lue passage de façon étanche et pour l'ouvrir uniquement en cas de surpression ou de dépression dans le circuit, caractérisé en ce que ces moyens comprennent un clapet unique sollicité par un ressort de rappel unique vers une condition de fermeture dudit passage, le-passage, le clapet et le ressort étant présentés ou portés par un équipage mobile déplaçable sous l'effet des variations de pression dans ledit circuit vers et à l'opposé d'une butée fixe, sur laquelle le clapet vient en appui pour ouvrir ledit passage quand l'équipage mobile est déplacé vers cette butée. Le bouchon selon l'invention ne comprend donc qu'un seul clapet et qu'un seul ressort de rappel, coopérant avec im seul siège formé au débouché d'un seul orifice ou passage de communication, pour ouvrir ou fermer ce passage en fonction des conditions de pression dans le circuit. L'assemblage du bouchon est donc facilité, sa fiabilité étant également améliorée en raison de l'utilisation d'un seul clapet et d'un seul ressort Le bouchon selon l'invention, bien qu'il ne nécessite qu'un clapet et qu'un ressort de rappel, peut néanmoins etre taré aux mêmes valeurs de surpression et de dépression que dans la technique antérieure. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels La figure l est une vue schématique en coupe axiale d'un bouchon selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus du bouchon de la figure l, le corps de bouchon étant retiré. La figure 3 est une vue en coupe axiale d'une autre forme de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue en coupe axiale d'encore une autre forme de réalisation de l'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 représentant une première forme de réalisation d'un bouchon selon l'invention, destiné à la fermeture d'un orifice, par exemple d'un orifice de remplissage, d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Le bouchon comprend un corps 10 à fond supérieur îj et à jupe 'cylindrique 12 présentant un filetage intérieur 13 pour son vissage sur l'extrémité d'un conduit 14 (représenté en trait fantôme) limitant l'orifice précité. Le corps de bouchon 10 présente un épaulement interne 15 sur lequel est emmanchée à force une pièce annulaire 16 formant support d'une garniture annulaire plate d'étanchéité 17 propre à coopérer avec l'extrémité du conduit 14, et présentant des pattes élastiquement déformables 18 pour le clipsage d'une contre-plaque 19 dont la partie centrale présente un pion axial 20 orienté vers la paroi de fond il du corps 10 du bouchon, dans un but qui sera -expliqué dans ce 'qui suit. La pièce ou contre-plaque 19 est ajourée, comme représenté en 21.Son bord périphérique maintient en appui sur une zone annulaire de la pièce 16 la périphérie 22 d'une membrane souple et flexible 23 qui, avec la pièce annulaire 16, partage l'espace interne du corps de bouchon 10 en deux chambres séparées de façon étanche, dont l'une 24 communique avec l'extérieur du bouchon par une ou plusieurs rainures 25 du filetage interne 13 de la jupe cylindrique 12 et don-t'l'autre, 26, communique directement avec le circuit de-fluide. La membrane souple 23 comprend une partie centrale 27 présentant un orifice ou passage axial 28 et qui est reliée à la partie périphérique 22 par une partie intermédiaire annulaire 29 de plus faible épaisseur et qui est facilement déformåble. La partie centrale 27 de la membrane 23 est serrée entre une plaque inférieure 30 et un rebord annulaire plan 31 d'une pièce tubulaire supérieure 32 à laquelle la plaque inférieure 30 est fixée par clipsage au moyen de pattes élastiquement déformables 33, se terminant par un bec 34, et qui passent à travers des passages de forme appropriée de la partie centrale 27 de la membrane et du rebord 31 pour coopérer avec l'extrémité d'une jupe cylindrique 35 dépendant dudit rebord plan 31- et orientée vers la paroi de fond 11 du corps de bouchon 10. Sour assurer l'étanchéité à la traversée de la partie centrale 27 de la membrane par les pattes 33, la face du rebord plan 31 tournée vers cette partie de la membrane présente deux nervures circulaires 36 passant de part et d'autre des orifices de passage des branches 33-et venant s'appuyer de façon étanche sur la partie centrale 27 de la membrane. La plaque inférieure 30 présente également un passage axial 37 aligné avec celui 28 de la membrane 23. Le doigt en saillie -20 de la contre-plaque 19 s'étend à travers les passages axiaux 28, 37. La pièce tubulaire 32 loge un clapet 40 de forme sensiblement cylindrique, par exemple tubulaire, dont la paroi de fond inférieure 41 est destinée à venir s'appliquer de façon étanche sur un siège d'appui formé par l'extrémité supérieure du passage 28 de la membrane 23, sous l'action d'un ressort de rappel 42 interposé entre le fond inférieur 41 du clapet 40 et la paroi de fond supérieure 43 de la pièce tubulaire 32. La paroi cylindrique de cette pièce tubulaire présente également des lumières 44 assurant une communication entre l'intérieur et l'extérieur de cette pièce. Ce bouchon fonctionne de la façon suivante, quand il est vissé sur l'extrémité d'un conduit 14 limitant un orifice d'un circuit de fluide, par exemple d'un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile. Dans le cas où la pression régnant dans le circuit est sensiblement égale à la pression extérieure ou pression atmosphérique, l'équipage mobile formé par la membrane 23, la plaque 30, la pièce tubulaire 32 et le clapet 40, se trouve dans la position représentée en figure 1, où le passage axial 28 de la membrane 23 est fermé par le clapet 40, de sorte que les chambres 24 et 26 sont séparées de façon étanche l'une de l'autre. Dans cette condition, l'équipage mobile est en position supérieure représentée, dans laquelle le rebord annulaire 31 de la pièce tubulaire 92 est appliqué contre un rebord annulaire 45 de la pièce 16 en raison de la structure de la partie déformable 29 de la membrane et de son appui sur la périphérie de la plaque inférieure 30. Si la pression augmente dans le circuit de fluide, la force quelle exerce sur le fond 41 du clapet 40 va augmenter également jusqu'à vaincre la force antagoniste du ressort de rappel 42. Dans ces conditions, le fond 41 du clapet 40 est écarté de lt'estrémité supérieure du passage 28 de la membrane 23, et une coimiiunication est ainsi établie entre les deux chambres 24 et 26 du corps du bouchon, donc entre l'intérieur du circuit defluide et l'extérieur de ce circuit. Le fluide en surpression dans le circuit peut donc s'échapper à l'extérieur, par les rainures 25 de la jupe cylindrique 12 du corps de bouchon.Dès que la force exercée par-la pression régnant dans le circuit sur le fond 41 du clapet 40 diminue à une valeur inférieure à la force de rappel du ressort 42, le clapet 40 est ramené en appui étanche sur le débouché du passage 28 et les chambres 24 et 26 sont à nouveau isolées l'une de l'autre de façon étanche. Inversement, en cas''de dépression dans le circuit de fluide, l'équipage mobile est dans son ensemble déplacé vers le bas, le clapet 40 étant toujours'appliqué sur le débouché supérieur du passage 28, jusqu'à ce que le fond 41 du clapet vienne buter sur l'extrémité supérieure du doigt axial 20 de la contreplaque 19. Bi, alors, la différence de pression entre les chambres 24 et 26 exerce sur l'équipage mobile une force supérieure à celle du ressort 42, le clapet 41 est écarté de son siège formé à l'extrémité supérieure du passage 28 et une communication est à nouveau établie entre les chambres 24 et 26. Dès que la différence de pression a'diminué et tend vers zéro, le ressort 42 applique à nouveau le fond 41 du clapet 40 sur l'extrémité supérieure du passage 28 et le circuit de fluide est à nouveau isolé de -l'extérieur. Dans les deux cas (surpression ou dépression du circuit de fluide), c'est la force du ressort 42 qui détermine la valeur limite à partir de laquelle le clapet 49 va titre écarté de son siège et ouvrir l'extrémité supérieure du passage 28. En cas de surpression dans le circuit de fluide, la force tendant à écarter le clapet 40 de son siège est égale au produit de la différence de pression entre les chambres 24 et 26 et de la surface en section transversale du passage 28, tandis que, en cas de dépression dans le circuit, la force tendant à écarter le clapet de son siège est égale à la différence de pression entre les deux chambres 24 et 26 multipliée par la différence entré la surface délimitée par le cercle pointillé 46 de la figure 2 et la surface en section transversale du passage 28.Le rapport entre les surfaces d'action de la surpression et de la dépression dans le circuit peut être compris entre 10 et 20 environ, de sorte que le bouchon peut être réglé pour que le clapet 40 libère le débouché du passage 28 dès que la surpression dans le circuit atteint une valeur de l'ordre de 0,6 à 1 kg/cm2 ou que la dépression atteint une valeur de 0,05 kg/cm2. On notera que l'assemblage du dispositif représenté dans les figures 1 et 2 est très simple, puisque toutes les pièces sont assemblées les unes aux autres par clipsage, la pièce 16 étant simplement emmanchée à force dans le corps de bouchon 10. On se réfère maintenant à la figure 3, qui représente une variante de réalisation de l'invention. Dans cette variante, le corps de bouchon 50 comprend une jupe cylindrique 51 à filetage interne 52 comprenant au moins une rainure longitudinale 53, et une partie supérieure tronconique 54 à extrémité supérieure ouverte 55, avantageusement recouverte ou fermée par une membrane élastique 56 maintenue à sa périphérie sur le corps de bouchon 50 au moyen d'un jonc 57 engagé dans une gorge dudit corps de bouchon 50. A l'intérieur du bouchon est emmanchée à force une pièce annulaire 60 supportant à sa périphérie une garniture d'étanchéité 61 et une contre-plaque ajourée 62 présentant un doigt axial en saillie 63 orienté vers l'extrémité supérieure 55 du corps de bouchon. la contre-plaque 62 est fixée à la pièce annulaire 60 par tout moyen approprié, par exemple par soudure par ultrasons, et maintient par serrage la périphérie 64 d'une membrane souple 65 dont ia partie centrale 66 présente un passage axial 67 se terminant par un rebord ennulaire 68 orienté radialement vers l'extérieur. la partie centrale 66 de la membrane est reliée à la périphérie de cette membrane par une partie intermédiaire de faible épaisseur 69, facilement déformable. Le rebord annulaire 68 de la membrane permet de fixer, par clipsage, le rebord inférieur 70 d'une pièce tubulaire 71 à jupe cylindrique ajourée à l'extrémité supérieure de laquelle est fixé, par clipsage, un capot 72. La pièce tubulaire 71 loge un clapet 73 de fermeture étanche du passage axial 67 de la membrane, ce clapet étant soumis à l'action d'un ressort de rappel 74 prenant appui sur le capot 72. De ce dernier peut également dépendre un manchon cylindrique 75 pour le guidage d'une queue 76 du clapet 7. Comme dans la forme de réalisation précédente, la pièce annu- laire 60 présente un rebord annulaire interne 77 formant butée supérieure du rebord annulaire 70 de la pièce tubulaire 71. Le fonctionnement de cette forme de réalisation de l'inven- tion est identique à celui de la forme de réalisation des figures 1 et 2, c'est-à-dire que, en cas de surpression dans le circuit de fluide, l'équipage mobile constitué par la partie centrale de la membrane et la pièce tubulaire 71, est dans la position représentée en figure 3, le clapet 73 fermant l'extrémité supérieure. du passage axial 67 tant que la force exercée par la surpression sur la partie inférieure de ce clapet reste inférieure à la force développée par le ressort 74. lin cas de dépression, l'équipage mobile descend vers la partie inférieure du bouchon jusqu'à ce que le clapet 73 soit écarté de l'extrémité supérieure du passage axial 67 par le doigt en saillie 63. Toutefois, la membrane élastique 5G fermant l'extrémité supérieure du corps de bouchon 50 permet d'agir sur l'équipage mobile pour l'enfoncer à l'intérieur du corps du bouchon et écarter ainsi le clapet 73 de son siège par butée sur le doigt 63, même en cas de surpression dans le circuit. On peut ainsi annuler la surpression dans le circuit avant de dévisser le bouchon, ce qui évite tout risque de projection de- fluide chaud et tout risque de brasure. On se réfère maintenant à la figure 4, qui représente une autre forme de réalisation du bouchon selon l'invention. Dans cette forme de réalisation, le corps de bouchon 80 est formé d'une jupe cylindrique 81 à filetage intérieur 82 et d 'un rebord annulaire supérieur 83 limitant une ouverture centrale 84. Du-rebord annulaire 83 dépend une jupe cylindrique 85 de faible hauteur. Cette jupe cylindrique 85 est coiffée avec Jeu par la Jupe 86 d'un capot supérieur 87 clipsé sur l'extrémité supérieure 88 d'une pièce tubulaire 89 à jupe cylindrique ajourée et à rebord annulaire inférieur 90 fixé par clipsage sur la partie centrale 91 d'une membrane 92. Cette partie centrale 91 de la membrane présente un passage axial 93- dont l'extrémité supérieure forme un bec ou rebord 94 pour le clipsage sur le rebord annulaire 90 de la pièce tubulaire 89, comme dans la forme de réalisation de la figure 3. La partie centrale 91 de la membrane est reliée par une partie intermédiaire 95 de faible épaisseur à la périphérie 96 de cette membrane, serrée entre la face inférieure du rebord annulaire 85 du corps de bouchon 80 et une contre-plaque 97 fixée par exemple par soudure par ultrasons sur ledit rebord 83. De la contre-plaque 97 dépend un doigt axial 98 engagé dans le passage axial 93 de la membrane et orienté vers la base d'un clapet 99 logé dans la pièce tubulaire 89 et dont la queue 100 est guidée dans un manchon axial 101 dépendant de la paroi de fond supérieur du capot 87. Un ressort de rappel 102 est interposé entre cette paroi de fond supérieure et le clapet 99, pour solliciter celui-ci constamment en appui étanche sur un siège formé à l'extrémité supérieure du passage 93. Le fonctionneLlent de cette forme de réalisation est semblable à celui précédemment décrit. En cas de surpression dans le circuit, l'équipage mobile formé par la pièce tubulaire 89, la membrane 92 et le capot 87, se trouve dans la position représentée en figure 4 et, quand la surpression devient supérieure à une valeur prédéterminée, elle écarte le clapet 99 de l'extrémité supérieure du passage 93. Inverselllent, en cas de dépression, l'équipage-mobile descend vers le bas jusqu'à ce que le clapet 99 soit écarté de son siège par butée sur le doigt axial 98. Dans 'cette forme de réalisation, il suffit d'appuyer à la main sur le capot 87 pour enfoncer l'équipage mobile vers le bas et écarter le clapet 99 de son siège, et éliminer ainsi toute surpression dans le circuit de fluide, avant de dévisser le corps de bouchon 80. Revendications 1. Bouchon de fermeture d'un circuit de fluide, tel qu'un circuit de refroidissement de moteur à combustion interne, comprenant un orifice ou passage de communication entre l'intérieur et l'extérieur du circuit et des moyens pour fermer cet orifice ou ce passage de façon étanche et pour l'ouvrir uniquement en cas de surpression ou de dépression dans le circuit, caractérisé en ce que ces moyens comprennent un clapet unique (40,73,99) sollicité par un ressort de rappel (42,74, 102) vers une condition de fermeture dudit orifice ou passage (28,67,93), ce dernier étant présenté par un équipage mobile (27,30,32,66,71,87,89,92) qui porte ledit clapet et qui est déplaçable sous l'effet des variations de pression dans ledit circuit vers et à l'opposé d'une butée fixe (20,63,98), le clapet (40,73,99) étant adapté à venir en appui sur la butée (20,63,98) pour ouvrir ledit orifice ou passage (28,67,93) quand l'équipage mobile est déplacé vers cette butée. 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipage mobile est porté par une membrane souple ou flexible (23,66,92) qui partage de façon étanche l'espace interne du bouchon en deux chambres (24,26) communiquant respectivement avec l'intérieur et l'extérieur du circuit. 3. Bouchon selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit orifice (28,67,93) est formé à travers ladite membrane et l'une de ses extrémités forme un siège d'appui du clapet (40,73,99). 4. Bouchon selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite membrane (2D,66,92) est fixée à sa périphérie (22, 64,96) sur le bouchon au moyen d'une première pièce annulaire (19,62,97) serrant la périphérie de la membrane sur une seconde pièce annulaire fixe (16,60,83), ladite première pièce présentant ladite butée fixe (20,63,98), la seconde pièce annulaire présentant une seconde butée (45,77,84) coopérant avec l'équipage mobile pour limiter son déplacement à l'opposé de ladite première butée (20,63,98). 5. Bouchon selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le clapet (40,73,99) est sollicité par un ressort de rappel (42,74,102) dont une extrémité est en appui sur le clapet et dont l'autre porte sur une pièce de l'équipage mobile. 6. Bouchon selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit clapet (40,73,99) est logé dans une pièce tubulaire (32,71,89), par exemple cylindrique, dont une extrémité ouverte (31,70,90) est maintenue de façon étanche sur ladite membrane autour de l'orifice (28,67,93) de celle-ci et dont l'autre extrémité présente des moyens (43,72,87) d'appui du ressort de rappel (42,74,102). 7. Bouchon selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'appui du ressort (42) sont formés par une paroi de fond (43) de la pièce tubulaire (32). 8. Bouchon selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'appui du ressort (74,102) sont formés par une pièce (72,87) clipsée sur ladite autre extrémité de la pièce tubulaire (71,89). 9. Bouchon selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il présente un orifice (55) en regard de ladite autre extrémité de la pièce tubulaire (71). 10. Bouchon selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite pièce clipsée (87) forme un capot du bouchon. 11. Bouchon selon la revendication 10, caractérisé en ce que ce capot (87) est déplaçable avec l'équipage mobile par rapport au corps du bouchon. 12. Bouchon selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une extrémité de l'orifice ou passage (67,93) de la membrane présente un rebord annulaire (68,94) propre à coopérer avec un rebord ou épaulement (70,90) de la pièce tubulaire (71,89) pour assurer la fixation de la partie centrale de la membrane sur cette pièce. 13. Bouchon selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie centrale (27) de la membrane est serrée entre ladite première extrémité de la pièce tubulaire ()2) et une plaque (30) fixée par clipsage sur la pièce tubulaire (32) au moyen de pattes -(33) traversant la partie centrale (27) de la membrane de façon étanche.