Brevet FR2671378A1 — publié le 19920710

La présente invention concerne une soupape thermostatique pour la régulation de la température du liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur de véhicule, comportant5 un piston de travail auquel sont associés un corps d'appui déplaçable au moyen d'un organe de manoeuvre et un moyen élastique de rappel du piston qui assure son rappel en éloignement du corps d'appui. Dans une soupape thermostatique connue du type défini ci- dessus (DE-C 35 04 653), il est prévu comme organe de manoeuvre un moteur électrique qui actionne un corps d'appui agencé comme un excentrique. Le moyen élastique de rappel du piston de travail de la soupape thermostatique s'appuie contre ce piston de travail et contre le carter de soupape de telle sorte que, lors d'une diminution de la température du fluide de refroidissement, il ramène le piston de travail dans sa position de repos On est ainsi assuré qu'il ne se produise aucun état indésirable de fonctionnement de la soupape thermostatique et par conséquent du moteur à combustion interne. Il est également connu (DE 32 26 104) de prévoir comme corps d'appui un piston d'un élément thermostatique de travail qui est disposé coaxialement par rapport au piston de travail de la soupape thermo- statique. L'invention a pour but de créer un agencement aussi simple que possible d'une soupape thermostatique du type défini ci-dessus. Ce problème est résolu en ce que le corps d'appui est un piston d'un élément de travail thermo- statique qui est disposé coaxialement par rapport au piston de travail et en ce que le moyen de rappel s'appuie contre le piston de travail et contre le piston de l'élément de travail thermostatique. Grâce à l'utilisation d'un élément de travail thermostatique comme organe de manoeuvre et de son piston comme un corps d'appui, on obtient déjà une simplification de la construction Du fait de la dispo- sition particulière du moyen de rappel, on obtient alors additionnellement qu'aussi bien le piston de travail que le piston de l'élément de travail thermosta- tique soient respectivement ramenés dans leurs positions initiales lors d'une diminution de la température du fluide de refroidissement et de la température à laquelle est soumise l'élément de travail thermostati- que La position de rappel est obtenue ainsi avec seulement un moyen de rappel de sorte que la construction est encore simplifiée A l'aide de ce moyen de rappel, on est assuré d'éviter des états indésirables de fonc- tionnement du moteur à combustion interne à cause de positions indésirables de travail de la soupape thermostatique. Selon une autre particularité de l'invention, il est prévu de disposer entre le piston de l'élément de travail thermostatique et le piston de travail un élément de transmission assurant une transmission de forces de pression et prédéterminant une course à vide Un élément de transmission de ce genre offre d'autres possibilités de simplifier la construction. Selon d'autres caractéristiques de la soupape thermostatique conforme à l'invention: L'élément de transmission est guidé hors du carter de la soupape thermostatique au moyen d'un appendice en forme de piston, entouré par un moyen d'étanchéité et qui s'appuie contre le piston de l'élément de travail thermostatique, fixé sur le carter de soupape. L'élément de transmission comporte, pour le piston de travail, un alésage de réception disposé coaxialement à l'appendice en forme de piston. Le moyen élastique de rappel est disposé entre un appui de ressort de l'élément de transmission et un appui de ressort disposé sur le piston de travail. L'appui de ressort de l'élément de transmission est disposé, à l'intérieur du carter de soupape, en regard d'une surface de butée. L'alésage de réception est pourvu d'une ouverture au moins dans la zone de son extrémité fermée. L'élément de travail thermostatique est maintenu dans une partie de boîtier, disposée de façon séparable sur le carter de soupape. Le boîtier de -l'élément de travail thermostatique est guidé, au moyen d'un appendice coaxial à son piston, dans la partie de boîtier et est maintenu dans cette partie de boîtier au moyen d'un ressort de fin de course qui est précontraint. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente en vue en coupe axiale une soupape thermostatique confor- me à l'invention, qui prend la position de service lorsque le fluide de refroidissement est froid. La soupape thermostatique représentée comporte un carter constitué de deux parties 10, 11 et qui est pourvu de trois raccords 12, 13, 14 de passage d'eau de refroidissement Lorsque la soupape thermostatique est disposée en service entre un moteur à combustion interne et un radiateur, le raccord 12 sert à l'entrée de fluide de refroidissement provenant du moteur à combustion interne, le raccord 13 sert à transmettre le fluide de refroidissement à un radiateur et le raccord 14 sert à la liaison avec un conduit de court-circuitage contournant le radiateur Une soupape thermostatique de ce genre, qui est connue dans sa structure de princi- pe, peut également être montée dans le conduit de retour d'un radiateur à un moteur à combustion interne Dans ce cas, le raccord 12 serait relié au moteur à combustion interne tandis que le raccord 13 serait relié à un5 conduit provenant du radiateur. A l'intérieur du carter 10, 11 de la soupape, il est prévu un premier élément de travail thermostatique , qui contient dans un boîtier 16 une matière dilatable, notamment une cire Cette matière dilatable se dilate lors d'un échauffement à partir d'une température prédé- terminée de telle sorte qu'un piston de travail 17 soit refoulé hors du boîtier 16 Sur un collet annulaire du boîtier 16 est disposé un plateau de soupape 18, qui est appliqué par un ressort de fermeture 19 contre un siège de soupape 20 constitué par la partie 10 du carter de la soupape Le piston de travail 17 effectuant sa sortie s'appuie, d'une manière encore à décrire, contre un piston 21 servant de corps d'appui et faisant partie d'un second élément de travail thermostatique 22 Un mouvement additionnel de sortie du piston de travail 17 à partir de son boîtier 16 produit un mouve- ment d'écartement de son boîtie r 16 et par conséquent un soulèvement du plateau de soupape 18 par rapport au siège 20 et ainsi une ouverture de la soupape thermo- statique Sur le boîtier 16, il est prévu d'une manière connue une broche 21 sur laquelle est guidé de façon coulissante un plateau 25 de soupape de court-circuitage, maintenu au moyen d'une rondelle de sécurité 24 Le plateau 25 de la soupape de court-circuitage est maintenu au moyen d'un ressort hélicoïdal 26 dans la position représentée sur la bague de sécurité 24 Lorsque le boîtier 16 est déplacé pour l'ouverture de la soupape 18, 20, le plateau 25 de la soupape de court-circuitage vient se placer devant le raccord 14 et obture ainsi le conduit de court-circuitage Lors d'un déplacement additionnel du boîtier 16, le plateau 25 de la soupape de court-circuitage glisse sur la broche 23. Comme cela a déjà été précisé, le piston de travail 17 s'appuie contre un piston 21, servant de corps d'appui, du second élément de travail thermosta- tique 22 L'élément de travail thermostatique 22 est disposé de telle sorte que son piston 21 soit orienté coaxialement au piston de travail 17 L'appui entre le piston de travail 17 et le piston 21 s'effectue indirectement par l'intermédiaire d'un élément de trans- mission 27, qui est disposé dans l'essentiel à l'inté- rieur de la partie 10 du carter de soupape et qui pénètre au moyen d'un appendice 28 en forme de piston dans un alésage 29 L'appendice 28 en forme de piston, qui s'appuie contre le piston 21, est entouré par une bague d'étanchéité 30 disposée dans un évidement de la partie 10 La bague d'étanchéité 30 est maintenue au moyen d'une plaque 31 engagée dans la partie 10 du carter de soupape. L'élément de transmission 27 comporte un alésage de guidage 32 biseauté à son extrémité ouverte et qui reçoit le piston de travail 17 La profondeur axiale de l'alésage de guidage 32 est dimensionnée de telle sorte que le piston de travail 17 doive effec- tuer initialement, lors de son mouvement de sortie hors de son bottier 16, une course à vide jusqu'à ce qu'il s'appuie contre le fond de l'alésage de guidage 32 C'est seulement ensuite que le piston de travail 17 poursuit son mouvement de sortie pour produire un déplacement du boîtier 16 et du plateau de soupape 18 maintenu sur lui L'alésage de guidage 32 est ouvert pour le fluide de refroidissement l'entourant de sorte que le mouvement du piston de travail 17 n'est pas entravé par le fluide de refroidissement pénétrant35 dans l'alésage de guidage 32 A cet effet, il est prévu dans la zone de l'extrémité fermée de l'alésage de guidage 32, un trou transversal 33. Le second élément de travail thermostatique 22 est maintenu dans une partie de boîtier 34, qui est fixée de façon séparable sur la partie 10 du carter de la soupape L'élément de travail thermostatique 22 comporte un boîtier 35 qui contient une matière dilatable, notamment une cire, dont l'échauffement jusqu'à une température prédéterminée produit un mouve-10 ment de sortie du piston 21 Le boîtier 35 est pourvu d'un appendice de guidage 36 coaxial au piston 21 et à l'aide duquel il est guidé dans un alésage de la partie de boîtier 34 Le boîtier 35 est maintenu, au moyen d'un ressort de fin de course 36, dans la position15 de base représentée, o il s'applique contre un épaule- ment annulaire du boîtier 34 Le ressort de fin de course 36, qui est agencé comme un ressort hélicoïdal de forme conique, s'appuie contre une rondelle de sécu - rité 37 qui est maintenue par des nervures axiales 38 de la partie de boîtier 34 Le ressort de fin de course 36 est conçu et précontraint de telle sorte qu'il exerce une force sensiblement supérieure à celle du ressort de fermeture 19 également précontraint. La position correspondante de la soupape thermostatique n'est ainsi pas influencée par le ressort de fin de course 36. Lorsque le fluide de refroidissement est froid, la soupape thermostatique se trouve dans la position représentée A partir d'une température prédé- terminée du fluide de refroidissement, le piston de travail 17 est déplacé hors du boîtier 16 Aussitôt qu'il s'applique contre le fond de l'alésage de guidage 32, la soupape thermostatique commence à s'ouvrir et en conséquence le fluide de refroidissement commence à passer dans le radiateur, non représenté C Ette régula- tion conditionnée par la température du fluide de refroi- dissement du moteur à combustion interne est combinée avec une autre donnée de régulation qui est captée par le second élément de travail thermostatique 22. Ce second élément de travail thermostatique 22 est soumis à la température ambiante, notamment la températu- re dans le compartiment-moteur d'un véhicule automobile. Aussitôt que cette température atteint et dépasse une valeur prédéterminée, à laquelle est soumise la matière dilatable contenue dans le boîtier 35, le piston 21 de cet élément de travail thermostatique 22 effectue un mouvement de sortie de sorte que le point d'appui pour le piston de travail 17 est décalé et que la soupape thermostatique s'ouvre plus ou bien que le début d'ouver- ture est décalé à un autre niveau de température. Pour faire en sorte que des états initiaux toujours définis soient maintenus, il est prévu qu'aussi bien le piston de travail 17 que le piston 21 soient ramenés dans la position initiale lors d'une baisse des températures les sollicitant respectivement Ce problème est résolu au moyen d'un ressort de rappel commun 39 qui est précontraint et qui est disposé comme un genre de ressort d'écartement entre le piston de travail 17 et le piston 21 Le ressort de rappel 39 agencé comme un ressort hélicoïdal s'appuie contre un ressort annulaire 40, qui est maintenu au moyen d'une bague d'arrêt 41 sur le piston de travail 17. Le ressort de rappel 39 s'appuie indirectement contre le piston 21 du second élément de travail thermostatique 22 par l'intermédiaire de l'élément de transmission 27 Sur l'élément de transmission 27 est formé un appui de ressort 42 Le ressort de rappel 39 fait pénétrer le piston de travail 17 dans son boîtier 16 jusqu'à ce que la bague d'arrêt 41 vienne s'appliquer contre le boîtier 16 Egalement le ressort de rappel 39 pousse l'élément de transmission 27 vers l'arrière et par conséquent le piston 21 dans son bottier 35 jusqu'à ce que le côté arrière de l'appui de ressort 42 vienne s'appliquer contre la plaque 31 Le ressort de rappel 39 est dimensionné et précontraint de telle sorte que la force exercée par lui soit nettement plus faible que la force du ressort de fermeture 19 et du ressort de fin de course 36. L'utilisation de l'élément de transmission 27, qui est disposé en grande partie à l'intérieur de la partie 10 du carter de la soupape, présente l'avantage que la partie de boîtier 34 associée au second élément de travail thermostatique 22 peut être séparée de la partie 10 du carter de soupape sans qu'ainsi l'étanchéité de la soupape thermostatique soit perdue En outre, grâce à cet agencement, la fonc- tion de base de la soupape thermostatique est conservée, également lorsque le second élément de travail thermosta- tique 22 doit être démonté ou supprimé. Dans la forme de réalisation représentée, le second élément de travail thermostatique 22, c'est-à- dire son boîtier 35, est soumis à la température ambian- te.Dans une variante de réalisation, il est prévu que le boîtier 35 de l'élément de travail thermostatique 22 soit chauffé au moyen d'un dispositif de chauffage de telle sorte que d'autres données de régulation ou de commande servant à la régulation de la température du liquide de refroidissement du moteur à combustion interne puissent encore être exploitées. REVENDICATIONS 1 Soupape thermostatique pour la régulation de la température du liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur de véhicule, comportant un piston de travail auquel sont associés un corps d'appui déplaçable au moyen d'un organe de manoeuvre et un moyen élastique de rappel du piston qui assure son rappel en éloignement du corps d'appui, caractérisée en ce que le corps d'appui est un piston ( 21) d'un élément de travail thermostati- que ( 22), disposé coaxialement par rapport au piston de travail ( 17), et en ce que le moyen de rappel ( 39) s'appuie contre le piston de travail ( 17) et contre le piston ( 21) de l'élément de travail thermostatique ( 22). 2 Soupape thermostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu entre le piston ( 21) de l'élément de travail thermostatique ( 22) et le piston de travail ( 17) un élément detransmission ( 27) assurant la transmission de forces de pression et prédéterminant une course à vide. 3 Soupape thermostatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément de transmission ( 27) est guidé hors du carter ( 10, 11) de la soupape thermostatique au moyen d'un appendice ( 28) en forme de piston, entouré par un moyen d'étanchéité ( 30) et qui s'appuie contre le piston ( 21) de l'élément de travail thermostatique ( 22), fixé sur le carter de soupape ( 10, 11). 4 Soupape thermostatique selon une des revendi- cations 2 ou 3, caractérisée en ce que l'élément de transmission ( 27) comporte, pour le piston de travail ( 17), un alésage de réception ( 32) disposé coaxialement à l'appendice ( 28) en forme de piston. 5 Soupape thermostatique selon une des revendi- cations 1 à 4, caractérisée en ce que le moyen élastique de rappel ( 39) est disposé entre un appui de ressort ( 42) de l'élément de transmission ( 27) et un appui de ressort ( 40) disposé sur le piston de travail ( 17). 6 Soupape thermostatique selon la revendication , caractérisée en ce que l'appui de ressort ( 42) de l'élément de transmission ( 27) est disposé, à l'inté- rieur du carter de soupape ( 10, 11), en regard d'une surface de butée ( 31). 7 Soupape thermostatique selon une des revendi- cations 1 à 6, caractérisée en ce que l'alésage de réception ( 32) est pourvu d'une ouverture ( 33) au moins dans la zone de son extrémité fermée. 8 Soupape thermostatique selon une des revendica- tions 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément de travail thermostatique ( 22) est maintenu dans une partie de boîtier ( 34), disposée de façon séparable sur le carter de soupape ( 10, 11). 9 Soupape thermostatique selon une des revendica- tions 1 à 8, caractérisée en ce que le boîtier ( 35) de l'élément de travail thermostatique ( 22) est guidé, au moyen d'un appendice ( 36) coaxial à son piston ( 21), dans la partie de boîtier ( 34) et est maintenu dans cette partie de boîtier ( 34) au moyen d'un ressort de fin de course ( 36) qui est précontraint.