Brevet FR2696783A1 — publié le 19940415

L'invention concerne un robinet thermostatique pouvant être chauffé électriquement pour le circuit de fluide de refroidissement d'un moteur à combustion interne, comprenant une soupape principale bloquant un passage quand le fluide de refroidissement est froid et une soupape de dérivation ouverte quand le fluide de refroidissement est froid, dont les obturateurs sont déplagables ensemble, par rapport à des portions anta- gonistes stationnaires d'un corps de robinet, au moyen d'un élément thermostatique actif qui comporte un boîtier placé dans le corps du robinet et situé égale- ment dans un courant de fluide de refroidissement lorsque la soupape principale est fermée, boîtier qui contient une substance expansible et un piston qui se déplace suivant le volume, dépendant de la température, de la substance expansible. Les robinets thermostatiques sont habituelle- ment construits de manière que l'obturateur de la soupape principale et aussi l'obturateur de la soupape de dérivation soient disposés sur le boîtier de l'élé- ment thermostatique actif Le piston de cet élément est maintenu stationnaire, de sorte qu'une variation de volume de la substance expansible, par suite d'un changement de température, provoque le déplacement du boîtier avec les obturateurs par rapport au piston maintenu stationnaire Afin d'améliorer le comportement de réglage d'un tel robinet thermostatique, il est connu (DE 30 18 682 Ai) de placer une bougie de chauffage avec une résistance chauffante dans le boîtier de l'élément thermostatique actif, donc à l'intérieur de la substance expansible L'alimentation de la résistance chauffante en énergie électrique s'effectue par des conducteurs qui traversent le piston stationnaire. Il est connu aussi (DE 37 O 5 232 Ai) de prévoir un robinet réglable au moyen d'un servomoteur à la place d'un robinet thermostatique Selon un exemple de réalisation, le servomoteur est un élément thermo- statique actif dont le boîtier est disposé stationnaire à l'extérieur du corps du robinet Le piston, se trou- vant à l'intérieur de ce corps, est pourvu d'une pièce portant un obturateur discoïde de la soupape principale et un obturateur discoïde de la soupape de dérivation dans la disposition connue pour les robinets thermosta- tiques Le boîtier de l'élément thermostatique actif, utilisé comme servomoteur, est orienté transversalement par rapport à une conduite de fluide de refroidissement menant au moteur et passant autour du corps du robinet. Le boîtier de l'élément actif fait saillie de cette conduite et sa partie saillante est entourée d'un élément de chauffage. On connaît aussi un robinet de réglage (brevet des E U A 46 85 651) dans lequel le piston d'un élément thermostatique actif est pourvu d'un obturateur dis- coïde Dans un robinet de ce type, le boîtier de l'élé- ment thermostatique actif est disposé stationnaire en dehors de la zone o s'écoule le fluide à régler Une résistance chauffante, placée à l'intérieur du boîtier, est alimentée en énergie électrique par des conducteurs traversant le fond situé à l'opposé du piston du boîtier de l'élément actif Un exemple de réalisation prévoit que le boîtier de l'élément actif plonge dans un autre courant de liquide, de sorte que la position du piston peut être fixée aussi au moyen de la température de ce liquide. Le but de l'invention est de créer un robinet thermostatique, du type mentionné au début, qui se distingue par une sûreté de fonctionnement accrue. On obtient ce résultat par le fait que le boîtier de l'élément actif est maintenu stationnaire par son extrémité située à l'opposé du piston et est pourvu d'un élément de chauffage électrique, et que le piston est relié à l'obturateur de la soupape principale et à 1 obturateur de la soupape de dérivation, l'obturateur de la soupape principale constituant, à la position de fermeture et conjointement avec le boîtier de l'élément actif ou de son support, un point d'étanchéification bloquant un passage et l'obturateur de la soupape principale étant relié au piston par l'intermédiaire d'une cage ouverte permettant le libre accès du fluide de refroidissement au boîtier de l'élément actif. L'invention part de la constatation qu'une haute sûreté de fonctionnement est obtenue seulement lorsque l'élément de chauffage et ses conducteurs d'alimentation sont disposés de manière que l'étanchéité entre le piston et le boîtier de l'élément thermo- statique actif n'en soit pas affectée, c'est-à-dire lorsque ni des conducteurs sont à faire passer à travers le piston, ni ce piston est chauffé lui-même Pour cette raison, on a prévu que le boîtier de l'élément actif est disposé stationnaire, ce qui permet de coordonner l'élément de chauffage directement au boîtier et de l'alimenter directement par des conducteurs L'étan- chéité entre le piston et le boîtier de l'élément actif est ainsi réalisable d'une manière conventionnelle éprouvée, sans qu'elle soit affectée par un élément de chauffage ou des conducteurs d'alimentation En raison de la conformation de l'obturateur de la soupape prin- cipale, le boîtier de l'élément actif se trouve néan- moins dans le flux de fluide de refroidissement froid au démarrage du moteur à combustion interne, de sorte que le robinet thermostatique s'ouvre et effectue automati- quement la régulation de température habituelle aux robinets thermostatiques à mesure que ce courant de fluide s'échauffe Une grandeur réglante supplémentaire peut être superposée à cette régulation à l'aide de l'élément de chauffage. Le boîtier de l'élément actif peut être pourvu d'un chapeau en matière plastique dans la zone o est disposé l'élément de chauffage, chapeau qui est réalisé notamment comme un support pour ce boîtier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'exemples de réalisation non limi- tatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'un robinet thermostatique selon l'invention, dans lequel l'élément thermostatique actif et son support ne sont pas montrés en coupe; et la figure 2 est une coupe axiale à une échelle un peu plus grande d'un élément thermostatique actif selon un mode de réalisation légèrement modifié. La figure 1 représente un robinet thermo- statique contenant un élément thermostatique actif 10 placé dans un corps de robinet en deux parties 11, 12. L'élément thermostatique actif 10 commande une soupape principale, constituée d'un obturateur discoide 13 et d'un siège de soupape 14, ainsi qu'une soupape de dérivation qui est constituée d'un obturateur discoïde et d'une ouverture de dérivation 16. La différence de principe du robinet thermo- statique selon l'invention par rapport à un robinet thermostatique conventionnel consiste en ce que le boîtier 17 de l'élément actif 10 est maintenu station- naire sur la partie 12 du corps de robinet, tandis que son piston (non visible sur la figure 1) est mobile et relié aux obturateurs discordes 13, 15 Le boîtier 17 de l'élément thermostatique actif 10 est maintenu au moyen d'un support 19 qui enveloppe à la façon d'un chapeau l'extrémité du boîtier 17 située à l'opposé du côté à partir duquel s'étend le piston non représenté Le support 19 en forme de chapeau est appuyé sur la partie 12 du corps de robinet Il est réalisé de préférence en matière plastique Le support 19 de cet exemple est formé directement par moulage par injection sur la partie 12 du corps de robinet, de préférence fabriqué également en matière plastique, de sorte qu'une liaison étanche est garantie. L'obturateur discoïde 13 de la soupape prin- cipale comporte une partie centrale en forme de pot, dans lequelle est placé l'élément thermostatique actif La partie en forme de pot possède une portion cylindrique fermée formant une bordure 20 qui se rac- corde à l'obturateur en forme de disque 13 et constitue,10 à la position de fermeture illustrée de la soupape principale, conjointement avec le support 19, un point d'étanchéification A cet effet, le support 19 est pourvu d'une gorge annulaire 21 dans laquelle est placé un joint annulaire d'étanchéité 22 La portion se15 raccordant à la bordure annulaire 20, est constituée essentiellement de barrettes axiales 23, de sorte que le boîtier 17 de l'élément thermostatique actif 10 est librement accessible au fluide dans cette zone et que, quand la soupape principale est fermée, ce boîtier est situé dans le courant de fluide de refroidissement entre un orifice de raccordement 24 et l'ouverture de dériva- tion 16 Les barrettes 23 portent un fond 25 en forme de plaque, sur lequel agit le piston lorsque celui-ci s'étend hors du boîtier 17 de l'élément actif 10 Dans le prolongement axial du piston non visible de l'élément 10, le fond 25 est pourvu d'une tige 26 sur laquelle est disposé, par un guidage à glissement, l'obturateur discorde 15 de la soupape de dérivation. Cet obturateur est chargé par un ressort 27 qui le presse contre une rondelle d'arrêt 28 portée par la tige 26 et maintenue en place sur celle-ci par un matage 29. L'obturateur discoïde 13 de la soupape prin- cipale est chargé par un ressort de fermeture 30 s'ap- puyant, dans l'exemple de réalisation représenté, sur la partie Il du corps de robinet Il est cependant possible aussi, selon une variante de réalisation, que la partie 12 du corps de robinet, à laquelle l'élément thermostatique actif 10 est attaché par le support 19, soit munie de bras, dirigés vers le bas sur le dessin, portant une cuvette pour le ressort de fermeture 30. 5 Dans ce cas, la partie 12 est réalisée avec l'ensemble du robinet thermostatique comme une unité pré- assemblée et dont le fonctionnement peut être contrôlé sous cette forme. Le robinet thermostatique montré sur la figure 1 est installé, par exemple, de manière que le fluide de refroidissement venant du moteur arrive par l'orifice de raccordement 24 et peut ensuite, soit retourner di- rectement au moteur par l'ouverture de dérivation 16, soit s'écouler d'abord à travers un orifice de raccor- dement 31 de la partie 12 du robinet vers un radiateur pour revenir ensuite au moteur Initialement, au démar- rage du moteur, le fluide de refroidissement est froid, de sorte que le fluide arrivant par l'orifice 24 est renvoyé directement au moteur à travers l'ouverture ou raccord de dérivation 16 Le boîtier 17 de l'élément thermostatique actif se trouve dans ce courant de fluide A une température préfixée, à laquelle est ajustée la substance expansible, de la cire en particu- lier, le piston de l'élément thermostatique actif 10 est étendu, de sorte que la soupape principale est progres- sivement ouverte et que la soupape de dérivation est en même temps fermée progressivement Quand la température de service est atteinte, le fluide de refroidissement s'écoule en totalité de l'orifice 24 à l'orifice 31, ce qui veut dire que le fluide venant du moteur est dirigé en totalité à travers le radiateur et retourné au moteur ensuite Il est bien entendu possible aussi d'installer le robinet thermostatique selon la figure 1 dans le retour du radiateur, ce qui donne une circulation légèrement différente du fluide de refroidissement Il est cependant garanti, dans les deux cas, que le boîtier 17 de l'élément thermostatique actif se trouve dans le trajet par lequel circule le fluide initialement froid. Ainsi qu'il sera expliqué ci- après plus en détail en référence à la figure 2, un dispositif de chauffage électrique est coordonné au boîtier 17 de l'élément thermostatique de travail, si bien que la substance expansible peut être échauffé indépendamment de la température du fluide de refroidissement de manière que le piston effectue un mouvement d'extension, commande ainsi la soupape principale et la soupape de dérivation et les amène à une position qui, en fait, n'est pas liée à la température instantanée du fluide de refroidissement L'élément de chauffage, coordonné au boîtier 17 et pouvant être placé à l'intérieur ou extérieurement sur ce boîtier, est alimenté par des conducteurs électriques passant par le support 19 Comme représenté sur la figure 1, le support 19 fait saillie à l'extérieur de la partie 12 du corps de robinet et sa partie extérieure saillante est réalisée comme une réception pour une fiche 33 au bout d'un câble Les conducteurs électriques d'alimentation se terminent sous forme de contacts dans cette réception 32. La figure 2 est une coupe d'un élément ther- mostatique actif et d'obturateurs discordes dont la fonction est la même, mais la construction est légère- ment différente Le boîtier 17 de l'élément thermo- statique actif est en métal, en laiton notamment Il contient à l'intérieur une substance expansible, en particulier un mélange de cires A l'intérieur de ce boîtier fait en outre saillie un piston 18 guidé dans une pièce insérée ou insert 35 fermant le boîtier 17. L'insert 35 est fixé par un sertissage Le piston 18 est entouré d'une membrane 36 semblable à une poche, que35 l'insert 35 maintient appliquée contre un épaulement du boîtier Cette membrane 36, semblable à une poche, garantit l'étanchéité du volume intérieur du boîtier 17, tout en autorisant les mouvements du piston. Le boîtier 17 contient intérieurement, c'est- à-dire dans la substance expansible, en tant qu'élément de chauffage électrique 37, une résistance à coefficient de température positif, laquelle s'échauffe jusqu'à atteindre une température préfixée et augmente ensuite sa résistance ohmique au point de bloquer pratiquement toute poursuite de passage de courant L'élément de chauffage 37 est maintenu en place par un insert 38 dans lequel les conducteurs d'arrivée 39, 40 sont disposés de façon étanche L'insert 38 est lui-même maintenu en place par une bague 41 fixée au boîtier 17 par un bord serti. Comme on peut le voir sur la figure 2, le support 19 ', en forme de chapeau, enveloppe le boîtier 17 dans la zone o est situé l'élément de chauffage 37. Un produit d'étanchéité, une colle par exemple, est prévu entre le support 19 ' et le boîtier 17 Ce dernier s'appuie sur une traverse 42 à travers de laquelle les conducteurs électriques d'alimentation 39, 40 sont sortis à l'extérieur. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, l' obturateur discoïde 13 ' de la soupape principale est réalisé comme une pièce moulée en matière plastique qui est d'un seul tenant avec la tige 26 ' Cette der- nière maintient l'obturateur discoide 15 ' de la soupape de dérivation au moyen d'un assemblage par encliquetage. Une variante de réalisation prévoit que l'élément de chauffage électrique 37, tout en étant disposé à l'intérieur du support 19 ' semblable à un chapeau, est placé à l'extérieur du boîtier 17 de l'élément thermostatique actif, lequel appuie de son côté, indépendamment de l'élément de chauffage, sur le support 19 ' en direction axiale. Le mode de réalisation selon la figure 2 prévoit en outre que le ressort de fermeture 30 ' de la soupape principale est supporté au moyen d'une cuvette de ressort 33 portée par la partie 12 ' du corps de5 robinet Il est ainsi possible de fabriquer cette partie 12 ' du corps, ensemble avec l'élément thermostatique actif, de même que la soupape principale et l'obturateur discoïde 15 ' de la soupape de dérivation, comme une unité pré- assemblée. REVENDI CATIONS 1 Robinet thermostatique pouvant être chauffé électriquement pour le circuit de fluide de refroidis- sement d'un moteur à combustion interne, comprenant une soupape principale bloquant un passage quand le fluide de refroidissement est froid et une soupape de dériva- tion ouverte quand le fluide de refroidissement est froid, dont les obturateurs sont déplaçables ensemble, par rapport à des portions antagonistes stationnaires d'un corps de robinet, au moyen d'un élément thermo- statique actif qui comporte un boîtier placé dans le corps du robinet et situé également dans un courant de fluide de refroidissement lorsque la soupape principale est fermée, boîtier qui contient une substance expan- sible et un piston qui se déplace suivant le volume, dépendant de la température, de la substance expansible, caractérisé en ce que le boîtier ( 17 Y de l'élément actif ( 10) est maintenu stationnaire par son extrémité située à l'opposé du piston ( 18) et est pourvu d'un élément de chauffage électrique ( 37), et que le piston est relié à 1 'obturateur ( 13, 13 ') de la soupape principale et à l'obturateur ( 15, 15 ') de la soupape de dérivation, l'obturateur de la soupape principale constituant, à la position de fermeture et conjointement avec le boîtier ( 17) de l'élément actif ( 10) ou de son support ( 19), un point d'étanchéification ( 20, 22) bloquant un passage et l'obturateur de la soupape principale étant relié au piston par l'intermédiaire d'une cage ouverte permettant le libre accès du fluide de refroidissement au boîtier de l'élément actif. 2 Robinet thermostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier ( 17) de l'élément actif ( 10) est pourvu d'un chapeau ( 19) en matière plastique dans la zone o est disposé l'élément de chauffage ( 37). il 3 Robinet thermostatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chapeau est réalisé comme un support ( 19, 19 ') pour le boîtier ( 17) de l'élément actif ( 10). 4 Robinet thermostatique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un produit d'étanchéité est prévu entre la paroi extérieure du boîtier ( 17) et le support ( 19, 191). Robinet thermostatique selon une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le support ( 19, 19 ') du boîtier ( 17) de l'élément actif ( 10) est un élément en matière plastique venu de moulage sur une partie ( 12) du corps du robinet. 6 Robinet thermostatique selon une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le support ( 19) pour le boîtier ( 17) fait saillie du corps du robinet ( 12) et est réalisé comme une réception ( 32) pour une fiche de connexion ( 33) au bout d'un câble. 7 Robinet thermostatique selon une des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que l'obturateur de la soupape principale est réalisé comme un disque ( 13, 13 '1) comportant une partie centrale, à peu près en forme de pot, qui possède une bordure fermée ( 20) se raccordant au disque et un fond ( 25, 25 ') coordonné au piston ( 17) et relié par des barrettes ( 23 ') à la bordure ( 20, 20 '). 8 Robinet thermostatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fond ( 25, 25 '), solidaire du disque ( 13, 13 '), est pourvu d'une tige ( 26, 26 ') coaxiale au piston ( 18) de l'élément actif ( 10) et portant l'obturateur ( 15, 15 ') de la soupape de dériva- tion. 9 Robinet thermostatique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'obturateur ( 13 ') de la soupape principale est une pièce d'un seul tenant moulée en matière plastique.