Brevet FR2705405A1 — publié le 19941125

La présente invention concerne un dispositif de thermorégulation d'un moteur thermique. Le refroidissement d'un moteur s'effectue de manière habituelle au moyen d'un fluide de refroidissement qui circule en circuit fermé à travers le moteur et à travers un radiateur de refroidissement, sous l'action d'une pompe appelée pompe & eau. En régime permanent à chaud, le fluide de refroidissement est échauffé par échange thermique avec le moteur, et est ensuite refroidi dans le radiateur par échange thermique avec de l'air frais. Un ventilateur disposé en amont ou en aval du radiateur assure un passage d'air forcé augmentant l'efficacité du radiateur. Dans le radiateur, le fluide circule à travers un faisceau de tubes montés entre deux boîtes à eau, les tubes du faisceau traversant des ailettes qui permettent les échanges thermiques entre le fluide et l'air frais. Il est connu par ailleurs de court-circuiter le fluide de refroidissement qui traverse le radiateur, lorsque le moteur n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement nominale. On connaît dans l'étant de la technique en particulier dans le brevet français NO 2601719 un dispositif constitué par une vanne à trois voies comportant un premier conduit, pour le raccordement d'une tubulure venant de la sortie du moteur, une seconde tubulure pour le raccordement d'une tubulure aboutissant au radiateur et un troisième conduit pour le raccordement d'une tubulure aboutissant à la sortie du moteur thermique. Un corps dilatable actionne un piston orientant le fluide de refroidissement provenant du moteur thermique en direction du radiateur, ou en direction du circuit de court-circuit, selon la température du fluide de refroidissement. Par ailleurs, il est connu de prévoir sur le radiateur un thermocontact commandant le fonctionnement du ventilateur. Ce thermocontact est introduit dans la boîte à eau, au moyen d'un orifice prévu à cet effet. Il assure la mise en fonction ou l'arrêt du ventilateur en fonction de la température du fluide de refroidissement à l'intérieur du radiateur. L'objet de la présente invention est de simplifier le système de thermorégulation du moteur, en supprimant le thermocontact assurant la commande du ventilateur de refroidissement. A cet effet, le dispositif de thermorégulation selon l'invention est constitué par une vanne trois voies comportant en outre un interrupteur électrique pour commander le ventilateur de refroidissement, ledit interrupteur étant actionné par un organe solidaire de l'élément thermodilatable. Le dispositif selon l'invention permet de supprimer le thermocontact et évite de prévoir un orifice supplémentaire dans la boîte à eau du radiateur. Il en résulte une simplification de la fabrication du radiateur, et une réduction des coûts de l'ensemble des moyens mis en oeuvre pour thermoréguler le moteur. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif pour la thermorégulation d'un moteur thermique comportant une vanne à trois voies constituée par un corps étanche présentant un premier conduit pour le raccordement d'une tubulure provenant de la sortie du radiateur, un deuxième conduit pour le raccordement d'une tubulure aboutissant à l'entrée du moteur, et un troisième conduit pour le raccordement d'une tubulure provenant du moteur, la vanne comportant un élément thermodilatable actionnant un élément mobile commandant la communication entre le deuxième conduit et l'un des deux autres conduits en fonction de la température du fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un interrupteur électrique pour commander un moyen destiné à accélérer le refroidissement, ledit interrupteur étant actionné par un organe solidaire de l'élément mobile. Selon un mode de réalisation avantageux, l'organe de commande de l'interrupteur est constitué par une tige solidaire de l'élément mobile. Avantageusement, la tige comporte une bague cylindrique et en ce que l'interrupteur est constitué par deux lames isolées électriquement au repos, l'une des lames présentant une excroissance, la bague cylindrique repoussant la tige mobile contre la lame mobile lorsqu'elle vient en contact avec l'excroissance. Selon une variante préférée, le dispositif comporte un deuxième interrupteur actionné par l'organe de commande solidaire de l'élément mobile, la fermeture du premier et du second interrupteur correspondant à des positions différentes de l'élément mobile. Ce deuxième interrupteur peut commander le fonctionnement du ventilateur à vitesse accélérée, ou peut commander une alarme. Avantageusement, le dispositif est constitué par un corps cylindrique prolongé par un embout cylindrique, les contacts électriques étant disposés dans une platine portée par l'embout. Selon un mode de réalisation particulier, la platine peut être déplacée longitudinalement dans l'embout tubulaire et en ce que le dispositif comporte un moyen de blocage de la position de la platine par rapport à l'embout tubulaire. De préférence, le corps présente une première paroi annulaire séparant une chambre de fluide froid communiquant avec le conduit raccordé à la sortie du radiateur, et la chambre de fluide chaud communiquant avec le conduit raccordé à l'entrée du moteur, une deuxième paroi annulaire séparant la chambre de fluide régulé et une chambre de fluide chaud communiquant avec le conduit raccordé à la sortie du moteur, et en ce que l'élément mobile est constitué par un corps cylindrique muni de deux disques obturateurs mobiles longitudinalement, le corps cylindrique présentant des butées pour limiter le déplacement des disques d'obturation. Avantageusement, la distance entre les butées frontales est sensiblement égale à la distance entre les deux parois annulaires. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la figure qui suit, faisant référence aux dessins, où - la figure 1 représente schématiquement un circuit de refroidissement comprenant une vanne à commande thermostatique, disposée à la sortie du moteur; - la figure 2 représente une vue analogue à celle de la figure 1, dans laquelle la vanne de commande thermostatique est disposée en entrée du moteur - la figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un circuit de refroidissement d'un moteur 1 à combustion interne. Ce circuit comporte une vanne à trois voies à commande thermostatique 2 présentant un premier conduit 3 pour le raccordement d'un tubulure 4 reliée à la sortie 5 du liquide de refroidissement provenant du moteur thermique 1, un deuxième conduit 6 pour le raccordement d'une tubulure 7 aboutissant à l'entrée 8 du radiateur 9 et un troisième conduit 10 pour le raccordement d'une tubulure 11 débouchant dans l'entrée 12 du fluide de refroidissement du moteur thermique 1, et une pompe de refroidissement 13. La tubulure 11 constitue un courtcircuit et débouche latéralement dans un conduit 14 provenant de la sortie 15 du radiateur 9. La circulation du fluide de refroidissement dans le circuit s'effectue au moyen d'une pompe à eau 13 interposée entre le conduit 16 dans lequel de bouche la tubulure 14 provenant du radiateur et le conduit 11 provenant de la vanne à trois voies 2, et l'entrée 12 du moteur thermique 1. Le radiateur 9 comporte par ailleurs un thermocontact 17 plongeant dans l'une des boites à eau et dont le signal de sortie commande un ventilateur 18 disposé, dans l'exemple représenté en aval du radiateur 9. La vanne 2 comporte un organe actif sensible à la température qui agit sur deux soupapes opposées, propres à fermer ou ouvrir l'une des tubulures 7 ou 11, étant entendu que lorsque l'une des tubulures est fermée l'autre est ouverte. En régime froid la vanne est opérationnelle pour fermer la tubulure 7 et la circulation du fluide de refroidissement se fait alors par la tubulure 11 constituant le court-circuit, le fluide de refroidissement ne passant à ce moment pas dans le radiateur 9. En régime chaud, la vanne 2 ferme l'accès à la tubulure 11 et la circulation du fluide de refroidissement s'effectue alors par le conduit 7, le radiateur 9, et la tubulure 14. Lorsque la température du fluide de refroidissement à l'intérieur du radiateur 9 excède une valeur seuil prédéterminée, le thermocontact 17 déclenche la mise en fonction du ventilateur 18. La figure 2 représente un système de régulation dans lequel la vanne à trois voies 2 est montée à l'entrée du moteur 1, un conduit 20 relie directement la sortie 5 du moteur 1 à l'entrée du radiateur 9. Une dérivation, sur ce conduit 20, débouche dans un conduit 19 débouchant dans la vanne à trois voies 2. Ce conduit 19 constitue le court-circuit à l'intérieur duquel circule le fluide de refroidissement lorsque le moteur n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement nominale. Par contre, lorsque le moteur est chaud, la vanne 2 interdit la circulation du fluide de refroidissement entre le conduit de court-circuit 19 et l'entrée 12 du moteur 1. Le fluide de refroidissement circule alors de la sortie 5 du moteur 1 à travers le radiateur 9, puis traverse la vanne à trois voies 2 par le conduit 11 raccordé sur la tubulure 14 provenant de la sortie du radiateur 9. Le fluide de refroidissement est accéléré par une pompe 13, dont la sortie débouche sur l'entrée 12 du moteur thermique 1. Ce deuxième système de refroidissement permet un fonctionnement proportionnel, ctest-à-dire, permet d'ajuster le rapport entre le flux circulant dans le court-circuit 19 et le fluide de refroidissement circulant dans le radiateur 9. Comme dans la variante précédente, un thermocontact 17 déclenche le fonctionnement d'un ventilateur 18. Le dispositif de thermorégulation selon l'invention s'applique indifféremment à l'une ou l'autre des variantes de circuit de refroidissement décrit dans ce qui précède. La figure 3 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention est constitué par un corps 30 de forme cylindrique dans lequel débouche latéralement trois conduits - le premier conduit 31 constitue le conduit sur lequel est raccordée la tubulure de liquide de refroidissement à basse température, cette tubulure est raccordée à son autre extrémité à la sortie du radiateur de refroidissement ; - le conduit 32 constitue la sortie de fluide de refroidissement thermiquement régulé. La tubulure raccordée sur le conduit 32 débouche sur l'entrée du moteur thermique 1 ; - le conduit 33 est destiné à l'entrée de fluide de refroidissement à haute température. La tubulure raccordée à ce conduit 33 provient de la sortie du moteur thermique 1. Le corps 30 du dispositif présente deux parois intérieures 34, 35 de forme annulaire. La première paroi 34 sépare une chambre de fluide froid 36 et une chambre de fluide thermorégulé 37. La chambre de fluide froid 36 communique avec le conduit 31 sur lequel est raccordée la tubulure provenant de la sortie du radiateur. La chambre de fluide thermorégulé 37 communique avec le conduit 32 sur lequel est raccordée la tubulure débouchant sur l'entrée du moteur thermique. La paroi 35 sépare la chambre du fluide thermorégulé 37 et une chambre de fluide chaud 38 communiquant avec le conduit 33 sur lequel est raccord la tubulure provenant du moteur. Le corps du dispositif contient par ailleurs, un élément mobile tubulaire 39 partiellement rempli avec un matériau thermodilatable 40, par exemple une cire. Cet élément tubulaire mobile 39 est fermé à l'une de ses extrémités, par une paroi frontale 41 de section supérieure à la section de l'élément tubulaire 39, de façon à former une butée pour un disque d'obturation 45. L'autre extrémité s'ouvre sur un piston 42 dont la tige est fixée sur une embase 43 solidaire du corps 30 du dispositif. Ce piston 42 est coaxial avec le corps 30 de forme cylindrique. L'élément mobile 39 est pourvu de deux disques d'obturation 44, 45 ces disques d'obturation 44, 45 sont perpendiculaires à l'axe longitudinal 46 du corps 30 du dispositif. La section des disques d'obturation 44, 45 est supérieure au diamètre de l'orifice des parois annulaires internes, respectivement 34, 35. Le dispositif comporte en outre deux ressorts 47, 48. Le premier ressort 47 est disposé entre le premier disque d'obturation 44 et un guide annulaire 49 solidaire d'un étrier 50 fixé sur la paroi annulaire 34. Le guide annulaire 49 assure à la fois le guidage de l'élément mobile 39, et la butée du ressort 47. Un deuxième ressort 48 est disposé entre le deuxième disque d'obturation 45 et la couronne annulaire 49. Les deux disques d'obturation 34, 35 sont mobiles longitudinalement par rapport à l'élément mobile 39. Ils sont à cet effet pourvus d'un orifice central de section complémentaire à la section extérieure dudit élément mobile 39. Le déplacement du disque d'obturation 44 est limité par une bague annulaire 80 prévue sur l'élément mobile 39. De même, le déplacement du disque d'obturation arrière 45 est limité par la butée faciale 41. La distance entre la butée annulaire avant 80 et la butée faciale arrière 41 correspond sensiblement à la distance entre les deux parois intérieures 34, 35. Le disque d'obturation 44 est plaqué contre la paroi annulaire 34 par le ressort 47 lorsque la butée 80 dépasse la position de la paroi 34, vers l'avant. Lorsque l'élément mobile 39 se déplace et que la butée 80 dépasse la paroi annulaire 34, la butée 80 entraîne le disque d'obturation 44 qui est plaqué contre ladite butée 80 par le ressort 47. De même le disque d'obturation 45 est plaqué par le ressort 48, soit contre la paroi annulaire 35 soit contre la butée faciale 41. La position occupée par l'élément mobile 39 entre ces deux extrêmes est déterminée par la dilatation du matériau thermodilatable 40. Le corps 30 du dispositif est prolongé, du coté opposé au piston 42 par un manchon tubulaire 55. Ce manchon tubulaire 55 est fermé, du côté dirigé vers l'élément mobile 39 par une membrane d'étanchéité 56 déformable axialement. Cette membrane peut être constituée en un matériau de type caoutchouc ou matériau polymère étanche, déformable. Cette membrane 56 est traversée par une tige 57 solidaire de l'élément mobile 39. Le passage de la tige 57 à travers la membrane 56 est étanchéité par un joint, par collage ou par tout autre moyen connu. L'autre extrémité du manchon 55 est fermée par une platine cylindrique 58 en matériau isolant supportant deux contacts électriques 59, 60. Ces contacts 59, 60 sont constitués chacun par deux lames respectivement 61, 62 et 63, 64. Ces lames 61 & 64 sont isolées électriquement lorsqu'elles sont en position de repos, et elles s'étendent suivant une direction longitudinale. Les deux lames intérieures, 62, 63 les plus proches de l'axe longitudinal 46 du dispositif présentent une excroissance respectivement 65, 66 faisant saillie en direction de l'axe longitudinal 46. Ces deux excroissances 65, 66 sont décalées longitudinalement. La tige 57 est munie d'une bague 67 de forme cylindrique présentant à son extrémité opposée à l'élément mobile 39 un chanfrein 68. Le diamètre de la bague 67 est inférieur à la distance entre les deux lames intérieures 62, 63 et supérieur à la distance entre les excroissances 65, 66. La bague 67 est positionnée de façon à ce qu'elle ne vienne pas en contact avec les excroissances 65, 66 lorsque l'élément mobile est en position avancé. On appellera "position avancée", la position dans laquelle l'élément mobile 39 est en butée contre la première paroi annulaire 34, ctest-à-dire dirigé vers le haut sur la figure 3. Lorsque l'élément mobile 39 sera en position médiane, la bague 67 viendra en contact avec l'excroissance 66 la plus avancée. Ceci provoquera la fermeture du contact entre les deux lames 63, 64 formant le premier interrupteur. Lorsque l'élément mobile 39 sera en butée contre la deuxième paroi annulaire 35, la bague 67 viendra en contact contre la deuxième excroissance 65, et provoquera la fermeture du deuxième interrupteur constitué par les lames 61, 62. Le premier contact formé par les lames 63, 64 commande le fonctionnement du ventilateur à basse vitesse. Le deuxième interrupteur formé par les lames 61, 62 commandera le fonctionnement du ventilateur à haute vitesse. Les deux lames intérieures 62, 63 sont reliées à un contact commun 70. La lame extérieure 64 du premier interrupteur est reliée à un contact 71, et la lame extérieure 61 du deuxième interrupteur est reliée à un contact extérieur 72. Les trois contacts 70, 71, 72 sont constitués par des broches fixées sur la platine cylindrique 58. La platine cylindrique 58 présente un alésage central 73 constituant un guide pour l'extrémité 74 de la tige 57. Un ressort 75 disposé dans cet alésage 73 assure le retour en position de repos de la tige 57 solidaire de l'élément mobile 39. La position de la platine 58 dans l'embout cylindrique 55 peut être ajusté par déplacement axial. Une vis de blocage 76 assure le blocage de la platine 58 dans sa position définitive. Le déplacement axial permet d'ajuster l'entrée 68 en fonction des contacts 59, 60. Ceci permet d'ajuster de façon simple et fiable le seuil de température commandant les deux vitesses du ventilateur. Sventuellement, le deuxième contact 60 déclenchant la vitesse la plus élevée peut également déclencher une alarme. Le dispositif est représenté en figure 3 dans une situation dans laquelle le fluide de refroidissement est à une température moyenne. Le premier disque d'obturation 44 est écarté de la paroi annulaire correspondante 34. La chambre de fluide froid 36 communique donc avec la chambre de fluide régulé 37, et le fluide de refroidissement provenant du radiateur par le conduit 31 peut donc circuler entre ces deux chambres et ressortir par le conduit 32 débouchant sur le moteur. Par contre, le deuxième disque d'obturation 45 est appuyé contre la paroi annulaire 35 correspondante, et interdit de ce fait la communication entre la chambre de fluide chaud 38 et la chambre de fluide régulé 37. Le fluide provenant du moteur par le conduit 33 ne peut donc pas rejoindre directement le conduit 32 débouchant sur les moteurs. Il emprunte de ce fait obligatoirement le circuit traversant le radiateur 9. Dans cette position, la bague 67 déclenche la fermeture du premier interrupteur. Si la température de fluide de refroidissement continue à s'élever, l'élément mobile 39 se déplace encore et la bague 67 vient en contact avec la deuxième excroissance en saillie 65, déclenchant ainsi le fonctionnement du ventilateur à vitesse plus rapide et éventuellement la mise en route d'une alarme. Lorsque la température du fluide de refroidissement baisse, l'élément mobile 39 se déplace vers l'avant, ce qui, dans un premier temps, ouvre les deux interrupteurs lorsque la bague 67 est dans une position suffisamment avancée pour ne plus etre en contact avec les excroissances 65, 66. Lorsque l'élément mobile 39 poursuit sa course, l'extrémité faciale 41 de l'élément mobile 39 vient en contact avec le disque d'obturation 45 et l'entraîne vers l'avant. Il libère ainsi un passage mettant en communication la chambre de fluide chaud 38 et la chambre de fluide régulé 37. Par contre, lorsque la butée annulaire 80 dépasse la position de la paroi annulaire 34 le disque d'obturation 44 vient en contact avec celle-ci et supprime la communication entre la chambre froide 36 et la chambre de fluide régulé 37. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif, il est bien entendu que l'homme de métier sera à même de trouver différentes variantes de réalisation. Il pourra en particulier substituer à l'interrupteur décrit d'autres types d'interrupteurs. De même, la liaison mécanique entre l'élément mobile et les interrupteurs pourra prendre des formes différentes, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la thermorégulation d'un moteur thermique comportant une vanne & trois voies constituée par un corps (30) étanche présentant un premier conduit (31) pour le raccordement d'une tubulure provenant de la sortie du radiateur, un deuxième conduit pour le raccordement d'une tubulure aboutissant à l'entrée du moteur, et un troisième conduit (33) pour le raccordement d'une tubulure provenant du moteur, la vanne comportant un élément thermodilatable actionnant un élément mobile (39) commandant la communication entre le deuxième conduit (32) et l'un des deux autres conduits (31, 33) en fonction de la température du fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un interrupteur électrique (59,60) pour commander un moyen destiné à accélérer le refroidissement, ledit interrupteur étant actionné par un organe (67) solidaire de l'élément mobile (39). 2 - Dispositif de thermorégulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen destiné à accélérer le refroidissement est un ventilateur de refroidissement (18). 3 - Dispositif de thermorégulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de commande de l'interrupteur est constitué par une tige (57) solidaire de l'élément mobile (39). 4 - Dispositif de thermorégulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tige (57) comporte une bague cylindrique (67) et en ce que l'interrupteur est constitué par deux lames (63, 64) isolées électriquement au repos, l'une des lames présentant une excroissance (66), la bague cylindrique (67) repoussant la lame mobile (63) contre la lame (64) lorsqu'elle vient en contact avec l'excroissance (66). 5 - Dispositif de thermorégulation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième interrupteur actionné par l'organe de commande solidaire de l'élément mobile (39), la fermeture du premier et du second interrupteur correspondant & des positions différentes de l'élément mobile (39). 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps (30) cylindrique prolongé par un embout cylindrique (55), les contacts électriques étant disposés dans une platine (58) portée par l'embout (55). 7 - Dispositif de thermorégulation selon la revendication 6, caractérisé en ce que la platine (58) peut être déplacée longitudinalement dans l'embout tubulaire (55) et en ce que le dispositif comporte un moyen de blocage (76) de la position de la platine (58) par rapport à l'embout tubulaire (55). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (30) présente une première paroi annulaire (34) séparant une chambre de fluide froid communiquant avec le conduit (31) raccordé à la sortie du radiateur, et la chambre de fluide chaud (37) communiquant avec le conduit (32) raccordé à l'entrée du moteur, une deuxième paroi annulaire (35) séparant la chambre de fluide régulé (37) et une chambre de fluide chaud (38) communiquant avec le conduit (33) raccordé à la sortie du moteur, et en ce que l'élément mobile est constitué par un corps cylindrique muni de deux disques obturateurs (44, 45) mobiles longitudinalement, le corps cylindrique (39) présentant des butées (80, 41) pour limiter le déplacement des disques d'obturation (44, 45). 9 - Dispositif de thermorégulation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la distance entre les butées frontales (41, 80) est sensiblement égale à la distance entre les deux parois annulaires (34, 35).