Brevet FR2577278A1 — publié le 19860814

"Robinet à soupape thermostatique pour la régulation de la température du liquide derefroidissement d'un moteur à combustion interne". L'invention concerne un robinet à soupape thermostatique pour la régulation de la température du liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur de véhicule, qui régule le débit du liquide de refroidissement depuis le moteur jusqu'au retour du moteur en passant par une dérivation et/ou par un échangeur thermique, étant précIsé qu'il est prévu une cap- sule qui contient un produit dilatable, qui est sollicitée par un ressort de fermeture qui porte la soupape et qui contient un piston de travail sortant de la capsule en cas d'échauffement, agissant sur la course de la soupape et auquel correspond, comme contre-appui, une pièce d'appui qui est réglable au moyen d'un organe de positionnement et qui est munie d'une surface de commande autorisant diffé- rentes distances entre elle et la capsule. Dans un robinet à soupape thermostatique du type mentionné au début (DEOS 32 26 104), on utilise en principe une structure de soupape qui a plusieurs fois fait ses preuves dans la pratique, à savoir un robinet à soupape thermostatique avec une capsule pour un produit dilatable et un piston de travrail qul,eut sortir. En modifiant lès distances entre la surface de commande de la pièce d'appui et la capsule, on peut modifier la caracté-- ristique du robinet à soupape, ce qui rend possible une régulation de la température du moteur à combustion interne par l'intermédiaire de la température du liquide de refroi- dissement. Cetterégulation peut utiliser comme grandeurs de référence la température extérieure existant à tout moment ainsi que d'autres paramètres, par exemple la température des gaz d'échappement, la vitesse de rotation et/ou le couple du moteur, la dépression dans la tubulure d'admission, la pression différentielle agissant sur un manomètre à dépression, la température de l'huile ou analogues. En exploitation pratique avec un robinet à soupape thermostatique de ce type, il peut se présenter des états d'exploitation pour lesquels la régulation est faussée et pour lesquels on obtient des résultats indési- rables. Comme produit dilatable on utilise habituellement une cire ou un mélange de cire adapté à une plage de tempé- ratures déterminée. De préférence, l'organe de positionnement contient un entrainement par moteur électrique. En cas d'arrêt du moteur à combustion interne, l'entrainement par moteur électrique est également mis hors circuit, de sorte que l'organe de positionnement reste dans sa position res- pective de régulation. La température du liquide de refroi- dissement s'abaissant, la cire qui sert de produit dilatable se fige, de sorte que le piston de travail de robinet à soupape thermostatique reste également dans sa position respective. Si, au moment de la remise en route du moteur à combustion interne, d'autres conditions règnent, ce à quoi il faut s'attendre si la température du liquide de refroi- dissement s'est abaissée, alors l'organe de positionnement déplace la pièce d'appui pour venir dans une position de régulation correspondant à son état en exploitation. Si, lors de ce déplacement, la surface de commande de la pièce d'appui s'est approchée du carter du robinet à soupape thermostatique, alors la capsule se décale, avec ouverture du robinet à soupape thermostatique, du fait que le piston de travail n'est pas appuyé dans la capsule dans la direction de la cire figée. Il en résulte un incident de régulation qui peut conduire à des états d'exploitation indésirables du moteur à combustion interne. L'invention a pour but de concevoir un robinet à soupape thermostatique du type mentionné au début, de façon que même à la mise en route du moteur à combustion interne aucun incident de régulation ne puisse survenir. On atteint ce but par le fait qu'il est prévu pour le piston de travail un moyen élastique de rappel qui le rappelle dans la capsule en l' éloignant de la pièce d'appui. Cette conception garantit qu'après chaque arrêt du moteur à combustion interne lié à un refroidis- sement du liquide de refroidissement, le piston de travail est rappelé, de sorte qu'en cas de remise en route, la pièced'appui peut être ramenée par l'organe de position- nement dans la position correspondant à l'état désiré de régulation, sans qu'il résulte déjà une course de la soupape. En outre, les caractéristiques du ressort de rappel par rapport à celles du ressort de fermeture garantit que l'autre fonction du robinet à soupape thermostatique n'est pas compromise. Dans une autre réalisation de l'invention il est prévu que la course de rappel du piston du travail est limitée par une butée. Pour éviter des incidents de régulation, il suffit de rappeler le piston de travail sur une course de rappel qui corresponde à la course maximale de la surface de commande de la pièce d'appui. Du fait de la limitation de la course du piston de travail, c'est aussi l'action du moyen de rappel sur cette course qui est en même temps limitée. On obtient ainsi d'une part que le moyen de rappel n'agisse pas en permancence sur l'élément d'étanchéité qui se trouve à l'intérieur de la capsule et qui sépare le piston de travail de la zone contenant le produit dilatable. On garantit en outre que, dans la position de rappel du piston de travail, le moyen de rappel n'agit plus en direction du ressort de fermeture qui maintient alors généralement les soupapes en position de fermeture, de sorte que l'on évite dans cette position une décharge non souhaitée du ressort de fermeture. Dans une autre réalisation de l'invention, il est prévu que la course de rappel du moyen de rappel est limitée. Ainsi la même action est maintenue du point de vue de la décharge du ressort de fermeture et de l'élément d'étanchéité. Dans une autre solution pour atteindre le but de l'invention, il-est prévu que les circuits électiques de l'organe de positionnement comportent un étage de mise hors circuit grâce auquel, en cas d'arrêt du moteur à com- busion interne, l'organe de positionnement revient à une position d'extrémité qui correspond à la position rentrée du piston de travail. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux- compris à la lecture de la des- cription qui va suivre d'un exemple de réalisation, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe d'un robinet à soupape thermostatique équipé avec un ressort de rappel pour le piston de travail, conformément à l'invention, - la figure 2 illustre, pour l'élément de positionnement du robinet à soupape thermostatique de la figure 1, un circuit avec lequel on peut renoncer au ressort de rappel. Le robinet à soupape thermostatique repré- senté sur le dessin comporte un carter de robinet à soupape 1 monté de façon étanche, par un embout en forme de tubulure 2, sur le carter 23 d'un moteur à combustion interne. Le carter de robinet à soupape 1 comporte une tubulure 24 pour tube souple qui s'ouvre en direction d'une chambre 26 par l'intermédiaire d'un siège de soupape 25. Dans la chambre 26 débouche un raccord 16 par lequel le liquide de refroidissement arrive depuis les circuits du liquide de refroidissement du moteur à combustion interne. A la chambre 26 se raccorde, en face du siège de soupape 25, un canal 27 de retour vers les circuits du liquide de refroi- dissement du moteur à combustion interne. Le canal 27 comporte un siège de soupape 28 auquel correspond une soupape 7. Au siège de soupape 25 correspond une soupape 6. La soupape 6 est solidarisée avec le collet d'une capsule 17. Elle est en appui contre le siège de soupape 25 au moyen d'un ressort de fermeture conique 12. La soupape 7, cor- respondant au siège de soupape 28 du canal 27, est guidée à coulissement étanche, sur un épaulement de la capsule 17. Dans la position d'extrémité représentée, elle est poussée par un ressort de soupape 11 qui s'appuie contre un épaulement de la capsule 17. La capsule 17 contient un produit dilatable constitué d'une cire adaptée à une plage de températures déterminée. Lorsque ce produit'dilatable s'échauffe, il sort de la capsule 17 un piston de travail 18 qui passe à travers une paroi du carter de robinet à soupape 1 et auquel correspond un contre-appui de structure excentrique 4. A l'extérieur, contre le carter de robinet à soupape 1, est rapporté un flasque 10 sur lequel est disposé un moteur électrique 14, de préférence un moteur pas-à-pas, servant d'organe de positionnement. L'arbre du moteur électrique 14 entraine l'excentrique 4. L'excentrique 4 a sa portée avec un guidage glissant 3 dans un logement d'un appendice du carter de robinet à soupape 1. Le piston de travail 18 est sollicité par un ressort de rappel 19 qui s'appuie contre la paroi du carter de robinet à soupape 1 par l'intermédiaire d'une rondelle 21 guidée sur le piston de travail 18. L'autre extrémité du ressort de rappel 19 est appuyée contre une autre rondelle 22, qui est guidée sur le piston de travail 18, et en regard de laquelle est prévu un circlips 20 fixé sur le piston de travail 18. Le ressort de fermeture 12 et le ressort de rappel 19 sont adaptés l'un à l'autre de façon que le ressort de rappel 19 puisse opérer un rappel du piston de travail 18 dans la capsule 17, le ressort de fermeture 12 étant cependant prévu sensiblement plus fort de façon à pouvoir amener la soupape 6, y compris la capsule 17, dans sa position de fermeture o elle s'appuie contre le siège de soupape 25, même en agissant contre l'action du ressort de rappel 19. Dans la position d'extrémité représentée du piston de travail 18, c'est-à-dire dans sa position rappelée, le circlips 20 s'appuie contre la face supérieure de la capsule 17, de sorte que ce circlips 20 sert également de butée pour limiter la course de rappel du piston de travail 18. En variante au mode d'exécution repré- senté, le piston de travail 18 est muni d'une butée à laquelle correspond une surface de butée de la paroi du carter de robinet à soupape 7, qui limite également le déplacement de rappel du piston de travail 18 à la course maximale des surfaces de commande de l'excentrique 4. Dans ce cas, le circlips 20 est rapporté sur le piston de travail à une certaine distance de l'extrémité, tournée vers lui, de la capsule 17. En outre, le ressort de rappel 19 est muni de moyens de limitation de sa course résultant de la dilatation. Du côté de la rondelle 21 opposé au ressort de rappel est rapporté sur le piston de travail 18 un circlips 30 qui, dans la position rappelée du piston de travail 18, s'appuie contre la rondelle 21. Il n'est alors pas nécessaire que le circlips 20 s'appuie contre la cap- sule 17. - Sur la figure 1, le robinet à soupape ther- mostatique est représenté en position de départ, le liquide de refroidissement étant froid. A la mise en route du moteur à combustion interne, le liquide de refroidissement froid passe dans la chambre 26 et retourne directement dans les circuits de liquide de refroidissement du moteur à com- bustion interne par le canal 27. Lorsque le liquide de refroidissement se réchauffe, le produit dilatable contenu dans la capsule 17 se réchauffe également et se dilate dans une plage de températures prédéterminée. Ceci fait sortir de la capsule 17 le piston de travail 18 qui s'appuie contre l'excentrique 4 formant une pièce d'appui. Le piston de travail 18 continuant à sortir, c'est la capsule 17 qui se déplace avec les soupapes 6 et 7. Ceci libère la communication avec la tubulure de raccordement-24 par laquelle le liquide de refroidissement parvient alors à un radiateur, non représenté, d'o il retourne vers les circuits de liquide à refroidissement du moteur à combustion interne. Si le piston de travail 18 continue à sortir, la soupape 7 arrive contre le siège de soupape 28. En réglant l'excentrique 4 au moyen du moteur électrique 14, servant d!organe de positionnement, on peut modifier la caractéristique du robinet à soupape ther- mostatique en déplaçant la surfacede l'excentrique qui sert de surface de contre-appui pour le piston de travail 18. Dans la position représentée, l'excentrique se trouve dans la position dtextrémité pour laquelle la distance entre la surface de l'excentrique et la capsule 17 est la plus petite, de sorte que, lorsqu'il sort, le piston de travail doit parcourir la plus petite course avant que, le piston con- tinuant à sortir, la capsule 17, avec la soupape 6, ne soit déplacée. C'est cette position de l'excentrique 4 que l'on a choisi parexemple s'il faut faire démarrer le moteur à combustion interne avec des températures ambiantes assez élevées. Dans ce cas, le robinet à soupape constitué de la soupape 6 et du siège de soupape 25 s'ouvrirait pour une valeur assez faible de la température. Dans le cas de températures extérieures élevées, il est judicieux d'ouvrir déjà, pour une-valeur assez faible de la température, le robinet à soupape cons- titué de la soupape 6 et du siège de soupape 25, pour éviter un échauffement abusif. Si alors le moyen de rappel conçu comme ressort de rappel 19 n'existait pas, il pour- rait se produire le cas o cela donnerait un incident de régulation. Si l'on mettait tout d'abord le moteur à com- bustion interne en route avec la position d'excentrique non représentée sur les dessins, puis si on l'arrêtait, alors l'excentrique 4 et également le piston de travail 18 resteraient dans la position d'extrémité non représentée. Lors du refroidissement du liquide de refroidissement et de la diminution de volume, qui lui est liée, du produit dila- table, le ressort de fermeture 12 appuie la capsule 17 et la soupape 6 dans la position de fermeture représentée. Si alors, il fallait remettre en route le moteur à combustion interne avec, par exemple, une température extérieure très élevée, l'excentrique 4 serait amené dans sa position repré- sentée par le moteur électrique 14. Mais comme cependant le piston de travail 18 ne peut pas être repoussé en agissant contre le produit dilatable, figé, qui se trouve dans la capsule 17, un déplacement de l'excentrique 4 con- duirait à un déplacement de la capsule 17 est donc déjà à une ouverture prématurée du robinet constitué de la soupape 6 et du siège de soupape 25. Ceci serait lié à un réchauf- fement ralenti, non souhaité, du liquide de refroidissement et du moteur à combustion interne. Cet incident du processus de régulation, expliqué ici à l'aide de la température extérieure, pourrait également se produire lors du traitement d'autres paramètres de la régulation globale. Pour éviter ce risque d'un incident de régulation, il est prévu le ressort de rappel 19 qui agit sur le circlips 20 rapporté sur le piston de travail 18,et qui rappelle le piston de travail 18 sur moins la course possible de l'excentrique 4. La distance entre le circlips 20, qui sert de butée, et l'extrémité de la capsule 17 est calculée de façon qu'après avoir parcouru cette course lors du rappel du piston de travail 18, ce circlips vienne s'appuyer contre l'extrémité de la capsule 17. Ensuite le ressort de rappel 19 se décharge, de sorte qu'il n'y a pas d'autres forces qui s'exercent,ni sur les éléments internes d'étanchéité, ni sur le ressort de fermeture 12. Le ressort de fermeture 12 est prévu sensiblement plus fort que le ressort de rappel 19. De cette façon, après l'arrêt du moteur à combustion interne, le piston de travail 18 est toujours rappelé dans une position de départ,de sorte que l'on peut ensuite amener, librement et sans difficulté, l'excentrique 4 à la position demandée en fonction de la régulation désirée. On peut renoncer au ressort de rappel 19 si l'on prévoit un circuit approprié pour l'élément de positionnement entrainé électriquement, le moteur électrique 14. Si le circuit est conçu de façon qu'après arrêt du moteur à combustion interne l'élément de positionnement soit ramené dans la position d'extrémité représentée sur la figure 1 et correspondant à une ouverture précoce du robinet à soupape thermostatique, alors, en cas de refroidissement du liquide de refroidissement du moteur à combustion interne et en cas de la fermeture, qui lui est liée, du robinet à- soupape thermostatique, le piston de travail 18 est toujours ramené à sa position d'extrémité rentrée. A la remise en route du moteur à combustion interne, on peut alors, sans obstacle,et sans manoeuvre du robinet à soupapethermosta- tique, amener l'excentrique 4 à la position demandée par la régulation. Ce moteur électrique 14 est situé entre un conducteur 31 relié à une source de courant électrique U et à un conducteur de masse 32 et il est commandé par l'intermé- diaire d'un relais 33. Le relais 33 est placé entre le conducteur de masse 32 et la source de courant électrique, le conducteur31 allant à la source de courant étant branché sur un interupteur enclencheur- déclencheur 34 indiqué par une flèche. Dans un véhicule, l'interrupteur enclencheur-déclen- cheur 34 est la clé de contact. Une accolade 35 indique que le conducteur allant au relais 33 forme une boucle pour la commande du déplacement du piston de travail 18,par l'intermédiaire du moteur électrique 14. Le relais 33 est relié de façon qu'à l'état hors tension, par exemple lors de l'ouverture de l'interrupteur 34 du fait que l'on retire la clé de contact, ce relais détermine la position de sécurité du moteur électrique 14 de façon que le piston de travail 18 soit amené, par l'intermédiaire de l'excentrique 4, à la position la plus basse correspondant à la figure 1. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux modes de réali- sation qui viennent d'être décrits,uniquement à titre d'exemplesnon limitatifs,sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Robinet à soupape thermostatique pour la régulation de la température du liquide de refroidis- sement d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur de véhicule, qui régule le débit du liquide de refroidissement depuis le moteur jusqu'au retour au moteur en passant par une dérivation et/ou par un échangeur thermique, étant précisé qu'il est prévu une capsule qui contient un produit dilatable, qui est sollicitée par un ressort de fermeture, qui porte la soupape et qui contient un piston de travail sortant de la capsule en cas d' échauffement, agis- sant sur la course de la soupape et auquel correspond, comme contre-appui, une pièce d'appui qui est réglable au moyen d'un organe de positionnement et qui est munie d'une surface de commande autorisant différentes distances entre elle et la capsule, caractérisé en ce qu'il est prévu pour le piston de travail (18) un moyen élastique de rappel (19) qui le rappelle dans la capsule (17) en l'éloignant de la pièce d'appui. 2 ) Robinet à soupape thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course de rappel du piston de travail (18) est limitée par une butée (20). 3 ) Robinet à soupape thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course de rappel du moyen de rappel (19) est limitée. 4 ) Robinet à soupape thermostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (19) est disposé entre une paroi d'un carter du robinet à soupape (1), à travers laquelle pénètre le piston de travail (19) dans la direction de la pièce d'appui (4) disposée à l'extérieur du carter de robinet à soupape (1), et un contre-appui (20) disposé sur le piston de tavail (18). 5 ) Robinet à soupape thermostatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston de travail (18) comporte, sur sa portion qui sort du carter de robinet à soupape (1), une butée qui, au démarrage, est dans la direction de rappel contre la paroi du carter. 6 ) Robinet à soupape thermostatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que comme appui du ressort de rappel (19), il est prévu un contre-appui (20) rapporté sur le piston de travail (18) et servant également, au démarrage, de butée de limitation dans la direction allant vers la capsule (17). 7 ) Robinet à soupape thermostatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort de rappel (19) comporte des éléments de limitation de course (20, 30). 8 ) Robinet à soupape thermostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la capsule (17) contient un ressort de rappel intérieur qui agit sur le piston de travail (18). 9 ) Robinet à soupape thermostatique pour la régulation de la température du liquide de refroidis- sement d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur de véhicule, qui régule le débit du liquide de refroidissement depuis le moteur jusqu'au retour au moteur en passant par une dérivation et/ou par un échangeur thermique, étant précisé qu'il est prévu une capsule qui contient un produit dilatable, qui est sollicitée par un ressort de fermeture, qui porte la soupape et qui contient un piston de travail sortant de la capsule en cas d'échauffement, agis- sant sur la course de la soupape et auquel correspond, comme contre-appui, une pièce d'appui qui est réglable au moyen d'un organe de positionnement et qui est munie d'une surface de commande autorisant différentes distances entre elle et la capsule, caractérisé en ce que les circuits élec- triques de l'organe de positionnement (14) comportent un étage de mise hors circuit grâce auquel, en cas d'arrêt du moteur à combustion interne, l'organe de positionnement (14) revient à une position d'extrémité qui correspond à la position rentrée du piston de travail (18).