Brevet FR2602548A1 — publié le 19880212

Dispositif de vanne thermostatique pour circuit de refroidissement de moteur à combustion interne, et- radiateur équipé d'un tel dispositif. L'invention concerne un dispositif de vanne thermostatique destiné à faire partie d'un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur de véhicule automobile. Elle concerne également un radiateur de refroidissement destiné à être équipé d'un tel dispositif de vanne thermostatique. Le refroidissement d'un moteur à combustion interne est obtenu, de manière conventionnelle, au moyen d'un fluide qui circule en circuit fermé dans le moteur et dans un radiateur de refroidissement, sous l'action d'une pompe appelée "pompe à eau". Le fluide de refroidissement est chauffé par le moteur et refroidi ensuite dans le radiateur par échange thermique avec de l'air frais. Un tel circuit de refroidissement comprend en outre une vanne thermostatique qui, en fonction de la température du fluide de refroidissement, est propre à commander la circulation de ce fluide, soit à travers le radiateur, soit à travers un court-circuit sans passer par le radiateur. Lorsque la température du fluide est inférieure à une valeur déterminée, correspondant au régime moteur froid, la vanne est opératoire pour faire circuler le fluide à travers le court-circuit, sans passer à travers le radiateur. Lorsque la température du fluide dépasse une certaine valeur, correspondant à un régime moteur chaud, la vanne agit pour faire circuler ce fluide à travers le radiateur, ce qui abaisse ainsi la température du fluide. Les vannes thermostatiques sont habituellement disposées sur la culasse du moteur, ce qui a notamment pour inconvénient de compliquer la mise en place d'une enveloppe d'insonorisation du moteur. En effet, la disposition de la vanne thermostatique sur la culasse entraîne une augmentation de l'encombrement de ladite enveloppe d'insonorisation. Par ailleurs, la réalisation d'un circuit de refroidissement conforme à la technique antérieure est relativement complexe car elle exige un ensemble de conduites interposées entre le moteur, le radiateur, la vanne thermostatique et la pompe. à eau de manière à pouvoir faire circuler le fluide soit à travers le radiateur, soit à travers un conduit de courtcircuit. On a déjà proposé de placer une vanne thermostatique en sortie d'un radiateur. Toutefois, cette solution connue ne permet pas de simplifier la réalisation du circuit de refroidissement puisqu'il faut notamment prévoir un conduit de court-circuit à l'extérieur du radiateur. La présente invention vise à éviter les inconvénients précités en proposant un dispositif de vanne thermostatique qui peut être monté directement sur le radiateur et qui permet de réaliser un circuit de refroidissement particulièrement simple. Le dispositif de vanne thermostatique pour circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, de l'invention est du type comprenant un corps de vanne thermostatique muni d'un orifice d'entrée et de deux orifices de sortie destinés à permettre la circulation d'un fluide de refroidissement, l'un à travers un radiateur, et l'autre à travers un court-circuit. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le premier orifice de sortie communique avec l'entrée du radiateur et le deuxième orifice de sortie avec la sortie du radiateur, l'entrée et la sortie du radiateur correspondant à des compartiments séparés de la même boîte à eau, si bien que le dispositif de vanne forme en même temps le court-circuit. Ainsi, lorsque la température du fluide de refroidissement est inférieure à une valeur déterminée, le fluide pénètre dans le corps de vanne par son orifice d'entrée et ressort du corps de vanne par son deuxième orifice de sortie, sans passer à travers le radiateur de refroidissement. Lorsque la température du fluide dépasse une valeur déterminée, le fluide de refroidissement, qui entre dans le corps de vanne par l'orifice d'entrée, passe à travers le premier orifice de sortie du corps de vanne, traverse le radiateur et s'échappe enfin par la sortie du radiateur. De préférence, le dispositif est monté sur la paroi même d'une boîte à eau du radiateur, en étant en communication avec l'entrée et la sortie dudit radiateur. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le corps de vanne comprend deux conduits dépendants d'une embase propre à être fixée sur la paroi de la boite à eau, les deux conduits communiquant entre eux par le deuxième orifice de sortie. Avantageusement, le corps de vanne comprend un premier conduit ayant une première extrémité formant tubulure d'entrée et limitant ledit orifice d'entrée ainsi qu'une deuxième extrémité rattachée à ladite embase et limitant avec celle-ci ledit premier orifice de sortie; et un deuxième conduit ayant une première extrémité formant tubulure de sortie ou d'évacuation et une deuxième extrémité-rattachée à ladite embase et limitant avec celle-ci un orifice communiquant avec la sortie du radiateur. L'invention prévoit également que le premier conduit limite intérieurement une chambre de dérivation qui communique avec l'orifice d'entrée et les deux orifices de sortie et qui est destiné à loger intérieurement un ensemble à double clapet à commande thermostatique propre à coopérer avec les deux orifices de sortie. Selon un autre aspect, l'invention concerne un radiateur de refroidissement destiné à être équipé d'un dispositif de vanne thermostatique selon l'invention. Dans la description qui suit, donnée seulement à titre d ' e- xemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une vue en coupe partielle d'un radiateur de refroidissement équipé d'un dispositif de vanne thermostatique. Le dispositif de vanne thermostatique comprend un corps ae vanne 10 fixé extérieurement sur une paroi 12 faisant partie d'une boite à eau 14 d'un radiateur de refroidissement 16. Ce radiateur comprend, de manière en soi connue, un faisceau detubes parallèles 18 qui s'étendent entre la boite à eau 14 et une deuxième boîte à eau 20 faisant partie du radiateur 16. Chacun des tubes 18 du faisceau est relié de façon étanche, par l'une de ses extrémités, à un collecteur 22 de la boîte à eau 14 et, à son autre extrémité, à un collecteur 24 de la boîte à eau 20. Les tubes 18 du faisceau traversent un ensemble d'ailettes 26 qui s'étendent parallèlement entre elles et perpendiculairement à la direction des tubes 18. Dans l'exemple, les boîtes à eau 12 et 20 sont des pièces monobloc obtenues de moulage à partir d'une matière plastique appropriée. La paroi 12 comporte un bossage 28, également venu de moulage avec la boîte à eau 14, formant une surface plane 30 pour la fixation du corps de vanne 10. Une cloison interne 32 ménage, à l'intérieur de la boite à eau 14, deux compartiments séparés : un compartiment d'entrée 34 et un compartiment de sortie 36. Au travers de la paroi 12, et plus particulièrement du bossage 28 de cette paroi, sont ménagés deux orifices proches l'un de l'autre : un orifice d'entrée 38 qui communique avec le compartiment d'entrée 34 et un orifice de sortie 40 qui communique avec le compartiment de sortie 36. Les orifices 38 et 40 sont des orifices circulaires -d'axes respectifs parallèles 42 et 44. Le radiateur 16 est du type "bi-circuit" ou "à circuit en U". Ce radiateur est destiné à recevoir un fluide qui pénètre dans le compartiment d'entrée 34 par l'orifice d'entrée 38 et qui ressort du radiateur par l'orifice de sortie 40 du compartiment de sortie 36. Du compartiment 34, le fluide circule à travers la partie des tubes débouchant dans le compartiment 34, ensuite à l'intérieur du compartiment unique 46 de la boîte à eau 20, et enfin à travers l'autre partie des tubes 18 débouchant dans le compartiment de sortie 36, comme représenté par les flèches sur la figure. Le corps de vanne 10 comprend un premier conduit 48 et un deuxième conduit 50 qui dépendent d'une même embase 52 propre à être fixée sur la paroi 12 de la boîte à eau 14 par l'intermédiaire du bossage 28. L'embase 52 a une forme identique à celle du bossage 28 et présente une surface interne plane 54 propre à venir en appui contre la surface plane 30 du bossage 28. Le corps 10 est de préférence réalisé d'une seule pièce. L'embase 52 est fixée sur le bossage 28 par tout moyen approprié, par exemple au moyen de vis comme indiqué par les axes 56 et 58. Le premier conduit 48 s'étend suivant une direction inclinée, voisine de 45 , par rapport au plan de l'embase 52. Ce conduit 48 comporte une première extrémité 60 formant tubulure d'entrée et limitant un orifice d'entrée 62, ainsi qu'une deuxième extrémité 64 rattachée à l'embase 52 et limitant avec celle-ci un orifice 66 qui constitue le premier orifice de sortie du dispositif de vanne thermostatique. L'orifice de sortie 66 est un orifice circulaire de même diamètre que l'orifice d'entrée 38 et, dans la position d'assemblage,- les deux orifices précités sont en regard l'un de l'autre. Le deuxième conduit 50 comprend une première extrémité 68 formant tubulure de sortie ou d'évacuation et une deuxième extrémité 70 rattachée à l'embase 52 et limitant avec celle-ci un orifice 72 communiquant avec la sortie du radiateur 16. L'orifice 72 est un orifice circulaire de même diamètre que l'orifice de sortie 40 et, dans la position d'assembla- ge, les orifices 72 et 40 sont en regard l'un de l'autre. La tubulure de sortie 68 du conduit 50 s'étend suivant un axe 74 faiblement incliné par rapport à la normale à l'embase 52. Cette tubulure se poursuit ensuite par une partie coudée 76 et par une section sensiblement rectiligne 78 dot l'axe est pratiquement parallèle à l'axe 74. Le premier conduit 48 limite intérieurement, à proximité de son extrémité 64, une chambre de dérivation 80 qui est limitée en partie par une paroi 82 de forme générale troncc- nique. La chambre 80 communique avec l'orifice d'entrée 62 du conduit 48, avec le premier orifice de sortie 66 du dispositif et avec un deuxième orifice de sortie 84 qui assure une communication entre l'intérieur des conduits 48 et 50. La chambre de dérivation 80 loge intérieurement un ensemble 86 à double clapet à commande thermostatique, en lui-même connu, propre à coopérer avec les orifices de sortie 66 et 84. Les orifices 66 et 84 sont coaxiaux, c'est-à-dire dirigés suivant l'axe 42, et espacés l'un de l'autre de manière à pouvoir coopérer avec l'ensemble à double clapet 86. Cet ensemble comporte un organe actif sensible à la température qui agit sur deux plateaux de soupape 88 et 90 solidaires l'un de l'autre et déplaçables suivant l'axe 42 commun aux deux orifices de sortie 66 et 84. Le déplacement des plateaux de soupape 88 et 90 se fait entre deux positions ex trêmes : une position (non représentée) dans laquelle l'orifice 66 est fermé tandis que l'orifice 84 est ouvert et une autre position (représentée sur la figure) dans laquelle l'orifice 66 est ouvert tandis que l'orifice 84 est fermé. L'ensemble 86 à double clapet comprend un élément annulaire 92 formant siège pour le plateau de soupape 88, cet élément annulaire étant intercalé, au montage, entre le bossage 28 et l'embase 52. Dans ce but, l'embase 52 ménage sur sa face externe 30, et autour du premier orifice de sortie 66, un évidement annulaire 94 destiné à recevoir l'élément annulaire 92. Cet élément porte un premier étrier 96 qui fait saillie, à l'intérieur de la boîte à eau 14 et un second étrier 98 qui fait saillie en direction de l'orifice 84. L'étrier 96 est de préférence formé d'une seule pièce avec l'élément annulaire 92, tandis que l'étrier 98 est avantageusement rapporté sur l'élément annulaire. L'étrier 96 sert d'appui à l'extrémité 100 d'un piston 102 monté à coulissement dans une capsule cylindrique 104 qui contient un matériau sensible à la température, tel qu'une cire. L'extrémité 100 du piston 102 peut simplement prendre appui sur l'étrier 96 ou bien être fixée sur ce dernier. La capsule cylindrique 104 est propre à coulisser, suivant l'axe 42, dans un trou circulaire 106 que ménage l'étrier 98. La capsule cylindrique 104 comporte une partie cylindrique 108, de diamètre supérieur à celui du corps de la capsule, qui sert d'appui au plateau de soupape 88. Le plateau 88 est sollicité en direction du siège de soupape par l'intermédiaire d'un ressort hélicoidal de compression 110 prenant appui entre le plateau 88 et l'étrier 98. Du côté opposé à la sortie de la tige 102, la capsule 104 se prolonge par une tige cylindrique 112, de diamètre inférieur à celui du corps de la capsule. Le plateau 90 est muni d'un trou central 114 pour lui permettre de coulisser le long de la tige 112. Le plateau 90 est soumis à l'action d'un ressort hélicoïdal de compression 116 qui prend appui sur un épaulement annulaire 118 que présente le corps de la capsule et sur le plateau 90. Le déplacement du plateau 90 est limité par une rondelle de serrage 120 qui entoure la tige 112. L'embase 52 ménage sur sa face 54 deux gorges annulaires entourant respectivement les orifices 66 et 72 et propres à recevoir chacune un joint d'étanchéité, respectivement 122 et 124. Lors du montage du corps de vanne 10 sur la boite à eau 12 du radiateur, on intercale l'ensemble 86 à double clapet et on serre l'embase 52 sur le bossage 28 de manière à comprimer les joints d'étanchéité 122 et 124. La tubulure d'entrée 60 est prévue pour être reliée, au moyen d'un conduit flexible approprié, à la sortie de la culasse d'un moteur, tandis que la tubulure de sortie 68 est reliée, au moyen d'une autre conduite souple, à l'entrée de la culasse du moteur, une pompe à eau étant interposée dans le circuit de refroidissement. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque le moteur est froid et que la température du fluide de refroidissement est inférieure à une valeur déterminée, la matière dilatable contenue dans la capsule 104 se trouve à l'état comprimé et le piston 102 est rentré à l'intérieur de la capsule. Sous l'effet de la pression du ressort 108, le plateau de soupape 88 vient en appui sur son siège, tandis que le plateau 90 est dans une position écartée de l'o- rifice 84 formant siège dudit plateau. Dans cette position (non représentée sur la figure), le fluide de refroidissement pénètre à l'intérieur du corps de vanne 10 par l'orifice d'entrée 62 et s'échappe du corps de vanne en passant par l'orifice 84 et par l'orifice que ménage la tubulure de sortie 68. Le corps de vanne forme ainsi directement un court-circuit pour le fluide, ce dernier étant empêché de pénétrer à l'intérieur du radiateur. Au fur et à mesure que le moteur s'échauffe, le fluide de refroidissement s'échauffe également. A partir d'une température déterminée, la matière contenue dans la capsule 104 se dilate et tend à faire sortir le piston 102 du corps de la capsule 104. Le piston 102 étant relié à l'étrier 96, la capsule 104 coulisse dans le trou 106 ménagé par l'étrier 98 en provoquant la compression du ressort 110. Le plateau 88 s'écarte de son siège, tandis que le plateau 90 se rapproche du sien. En position de sortie maximale du piston 102, le plateau 90 est en appui contre son siège et provoque une légère compression du ressort 112 afin d'assurer une bonne étanchéité. L'ensemble 86 occupe alors la position représentée sur la figure. Dans cette position, le fluide pénètre par l'orifice d'entrée 62, passe à travers l'orifice de sortie 66, pénètre dans le compartiment d'entrée 34, circule dans une partie des tubes 18 du radiateur, pénètre dans le compartiment 46 de la boîte à eau 20, circule à contre-courant à travers l'autre partie des tubes 18, pénètre dans le compartiment de sortie 36 et s'échappe du radiateur à travers le deuxième conduit 50, comme indiqué par les flèches. Il existe, bien entendu, un régime de température intermédiaire dans lequel aucun des deux plateaux n'obture son siège corespondant et dans lequel le fluide de refroidissement passe non seulement à travers le premier orifice de sortie 66, mais également à travers le second orifice de sortie 84. Le dispositif de vanne thermostatique de l'invention peut être monté sur des radiateurs de refroidissement, du type à circuit en U, sur la paroi de la boîte à eau comportant une cloison interne. Cette paroi doit être aménagée de manière que le corps de vanne thermostatique puisse s'y adapter en communiquant avec les prifices d'entrée et de sortie de cette boîte à eau. Revendications. 1. Dispositif de vanne thermostatique pour circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, du type comprenant un corps de vanne thermostatique (10) muni d'un orifice d'entrée (62) et de deux orifices de sortie destinés à permettre la circulation d'un fluide de refroidissement, l'un (66) à travers un radiateur (16) et l'autre (84) à travers un court-circuit, caractérisé en ce que le premier orifice de sortie (66) communique avec l'entrée (38) du radiateur et le deuxième orifice de sortie (84) avec la sortie (40) du radiateur, l'entrée (38) et la sortie (40) du radiateur (16) correspondant à des compartiments séparés (34, 36) d'une même boîte à eau (14), si bien que le dispositif de vanne thermostatique forme en même temps le court-circuit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté sur la paroi même d'une boîte à eau du radiateur, en étant en communication avec l'entrée et la sortie dudit radiateur. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps de vanne (10, comprend deux conduits (48, 50) dépendant d'une embase (52) propre à être fixée sur la paroi (12) de la boîte à eau (14), les deux conduits (48, 50) communiquant entre eux par le deuxième orifice de sortie (84). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de vanne (10) comprend - un premier conduit (48) ayant une première extrémité (60) formant tubulure d'entrée et limitant ledit orifice d'entrée (62), ainsi qu'une deuxième extrémité (64) rattachée à ladite embase (52) et limitant avec celle-ci ledit premier orifice de sortie (66); - un deuxième conduit (50) ayant une première extrémité (68) formant tubulure de sortie ou d'évacuation et une deuxième extrémité (70) rattachée à ladite embase (52) et limitant avec celle-ci un orifice (72) communiquant avec la sortie (40) du radiateur (16). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier conduit (48) limite intérieurement une chambre de dérivation (80) qui communique avec l'orifice d'entrée (62) et les deux orifices de sortie (66, 84) et qui est destinée à loger intérieurement un ensemble (86) à double clapet à commande thermostatique, propre à coopérer avec les deux orifices de sortie. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux orifices de sortie- (66, 84) sont coaxiaux et espacés l'un de l'autre et destinés à coopérer avec l'ensemble à double clapet, lequel comprend deux plateaux de soupape (88, 90) solidaires l'un de l'autre et déplaçables suivant l'axe (42) commun aux deux orifices (66, 84), entre deux positions extrêmes : une position dans laquelle le premier orifice de sortie (66) est fermé tandis que le second (84) est ouvert, et une autre position dans laquelle le premier orifice de sortie (66) est ouvert, tandis que le second (84) est fermé. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble (86) à double clapet comprend un élément annulaire (92) formant siège d'un plateau de soupape (88), l'embase (52) ménageant sur sa face interne (30), et autour du premier orifice de sortie (66), un évidement annulaire (94) destiné à recevoir l'élément annulaire (92). 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les deux orifices (66, 72) de l'embase communiquant avec l'entrée et la sortie du radiateur sont pro ches l'un de l'autre et destinés à coopérer avec deux orifices correspondants (38, 40) ménagés au travers de la paroi (12) de la boîte à eau (14) et communiquant respectivement avec deux compartiments (34, 36) de la boîte à eau séparés par une cloison interne (32). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'embase (52) ménage sur sa face interne (54) deux gorges annulaires entourant respectivement les deux orifices (66, 72) de l'embase et propres à recevoir un joint d'étanchéité (122, 124). 10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que l'embase (52) comprend des moyens destinés à sa fixation sur un bossage (28) de la paroi (12) de la boîte à eau (14). 11. Radiateur de circuit de refroidissement destiné à être équipé d'un dispositif de vanne thermostatique selon l'une des revendications 1 à 10.