Brevet FR2716519A1 — publié le 19950825

Perfectionnement aux thermostats à boitier intégré. La présente invention a trait à un perfectionnement aux thermostats du type associant un boitier et un élément thermostatique, dans le boîtier, et dont le déplacement de l'élément mobile sous l'influence de la température d'un fluide dans le boitier, entraine une action sur un élément commandé par l'élément thermostatique, par exemple une valve dans le cas d'une valve thermostatique. L'invention est utilisable plus particulièrement, mais non exclusivement, dans les thermostats de réglage de débit de fluide, par exemple de fluide de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Pour de tels thermostats à boitier intégré il est désirable, pour de nombreuses raisons, et notamment la facilité et le coût de la fabrication, de prévoir un boitier moulé en matière plastique, dans lequel est fixé l'élément thermostatique. Cependant la mise en oeuvre d'un boitier plastique se heurte aux problèmes inhérents à la matière plastique et notamment la faible résistance au fluage, la mauvaise tenue aux vibrations, les variations des caractéristiques avec le temps, etc. Ces problèmes sont particulièrement difficiles à résoudre dans le cas de thermostats situés dans des environnements difficiles, tels que les thermostats de circuit de refroidissement de moteurs à combustion interne qui sont soumis à des variations de température importante, à des efforts mécaniques et de pression très élevés, ainsi qu'à des vibrations intenses. On utilise déjà, à cet effet, des thermostats dans lesquels l'élément thermostatique est fixé, par une portée périphérique, entre deux parties séparables de boîtier plastique, de formes généralement tubulaires, avec interposition d'un joint d'étanchéité, les deux parties de boîtier étant réunies l'une à l'autre et fixées par deux ou trois vis avec le joint d'étanchéité du thermostat. Les boitiers de ces thermostats sont peu résistants, ont une longévité réduite et présentent des risques de fuite importants. En outre le boitier est incapable de prendre en charge les réactions du ressort de l'élément thermostatique, de sorte que l'élément thermostatique doit comporter, de façon classique, des étriers encaissant les efforts axiaux des pièces de l'élément thermostatique. C'est pour cette raison que le thermostat est usuellement intégré à un boitier résistant, notamment en aluminium. De tels boitiers peuvent avantageusement comporter des pattes s' étendant parallèlement au corps du thermostat et munies à leur extrémité libre d'encoches dans lesquelles vient se prendre une traverse ou pontêt fixée sur le corps de l'élément thermostatique et susceptible de recevoir la réaction du ressort qui tend à repousser l'élément thermostatique dans le sens opposé à celui de son déplacement sous l'effet de l'accroissement de la température. Cette solution n'est cependant pas transposable aux thermostats à boîtiers en matière plastique, incapables, à la longue, de résister à la réaction du ressort de l'élément thermostatique et aux vibrations mécaniques et hydrauliques engendrées par le moteur et son circuit hydraulique de refroidissement. On a déjà proposé, dans la demande de brevet français n 93 14322, non publiée, un thermostat à boîtier en plastique dans lequel un accroissement de solidité est obtenu grâce à des inserts métalliques noyés dans le plastique et susceptibles d'encaisser les différents efforts agissant sur le thermostat. Cette solution est plus avantageuse que les autres solutions déjà connues mais nécessite un processus de fabrication par moulage-injection sur inserts, solution plus onéreuse. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un thermostat dans lequel le boîtier soit entièrement ou essentiellement en matière plastique et ceci sans nécessiter la présence d'inserts métalliques. L'invention a pour objet un thermostat, du type comprenant un boitier en plastique avec un corps de forme généralement tubulaire et présentant au moins deux embouchures pour l'entrée et la sortie d'un fluide, et un élément thermostatique susceptible de se dilater sous l'effet d'un accroissement de température, ledit élément thermostatique comprenant au moins une première partie fixe susceptible de s'appuyer contre un appui fixe par rapport au boitier, et au moins une seconde partie, mobile, susceptible de se déplacer par rapport à la première, sous l'influence d'une variation de température, et rappelée par un ressort, caractérisée en ce que ledit boitier comporte une première partie de forme tubulaire dans laquelle est disposé l'élément thermostatique et qui présente des moyens de maintien de ressort sollicités en traction par la poussée du ressort, et une deuxième partie présentant des éléments de support susceptibles de recevoir la poussée du ressort dans une direction tendant à la compression desdits éléments de support, ces éléments de supports étant agencés pour prendre en charge la poussée du ressort lorsque lesdites deux parties de boîtier sont assemblées, et libérer ainsi lesdits moyens de maintien de la sollicitation du ressort. Par matière plastique, dans le sens de la présente invention, on entend des matières synthétiques, aussi bien thermoplastiques que thermodurcissables ou autres. Dans une forme de réalisation avantageuse le thermostat comporte une pièce transversale présentant deux faces opposées, dont l'une reçoit la poussée du ressort et l'autre est appliquée sur lesdits éléments de support de façon à transmettre auxdits éléments de support la poussée du ressort tendant à comprimer lesdits éléments de support. Selon un perfectionnement particulièrement avantageux de l'invention, la partie du boîtier qui ne comprend pas les éléments de support peut présenter des bras allongés munies d'encoches susceptibles de recevoir les extrémité d'une telle pièce transversale contre laquelle s'appuie le ressort, de sorte que lesdits bras sont soumis, de la part du ressort, à une sollicitation en traction tant que les deux parties du boitier n'ont pas été assemblées l'une à l'autre, alors qu'à l'état assemblé les parties de support venant en contact avec ladite pièce transversale, la soulèvent et déchargent les bras qui se trouvent ainsi libérés. De cette façon l'élément thermostatique peut être prémonté dans le boîtier, avant la mise en place définitive dans l'installation dans laquelle le thermostat est utilisé. Lesdits bras de la première partie du boîtier peuvent parfaitement supporter la sollicitation en traction du ressort dans des conditions de stockage alors que, lorsque le thermostat se trouve en situation de fonctionnement dans un environnement difficile, lesdits bras sont libérés, la poussée du ressort étant reprise par lesdits éléments de support sollicités uniquement en compression, sur une surface d'appui importante, et présentant, en conséquence, une résistance et une longévité très importantes, compatibles avec l'utilisation prolongée dans un environnement difficile. De façon avantageuse l'extrémité de l'autre élément mobile de l'élément thermostatique peut être reçue dans une traverse ou pontet venant de moulage dans la partie tubulaire de la première partie du boitier et qui peut être convenablement dimensionné. Selon un autre perfectionnement avantageux de l'invention, la fixation des deux parties du boitier l'une à l'autre peut être effectuée sans utiliser de vis. Conformément à ce perfectionnement on prévoit sur l'une des parties de boîtier, par exemple celle portant les éléments de support, une portée contre laquelle vient s'appliquer une autre portée de l'autre partie de boîtier, un moyen de fixation rapide retenant ladite autre partie contre la portée de la première partie. Ce moyen de fixation rapide peut être, par exemple, un filetage rapide obtenu directement par moulage sur ledit premier élément autour de ladite portée et coopérant avec un écrou complémentaire, par exemple, en aluminium, ou moulé en plasique. Une autre solution consiste en une bague en tôle emboutie ou en plastique susceptible d'être fixée par une fixation du type à baïonnette grâce à des rampes correspondante dudit élément de boitier, ladite bague présentant une ou des languettes susceptibles d'être rabattues, à la fin de la fixation, dans une position pénétrant dans des parties en retrait de boitier pour immobiliser la bague en la rotation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 représente une vue en section d'un thermostat selon une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 représente une coupe partielle A-A de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe partielle B-B de la figure 1; - la figure 4 représente une vue partielle de la figure 1 au niveau des éléments de support dans une direction perpendiculaire à celle de la figure 1; - la figure 5 représente une vue en section d'une autre forme de réalisation de l'invention; - la figure 6 représente une vue d'une partie de support dans une direction perpendiculaire à celle de la figure 5; - la figure 7 représente une vue en coupe A-A de la figure 5 avant le verrouillage; - la figure 8 représente une vue analogue à la figure 7 après le verrouillage; - la figure 9 représente une vue en coupe d'une troisième forme de réalisation de l'invention; - la figure 10 représente une vue de la partie de support dans une direction perpendiculaire à celle de la figure 9; - la figure 11 représente une vue en coupe A-A avant verrouillage; - la figure 12 représente une vue analogue à la figure 11, après verrouillage. On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 4. Le thermostat représenté comporte un boîtier formé de deux parties 1, 2, en matière plastique. La première partie de boitier 1 présente une forme généralement tubulaire avec une partie tubulaire supérieure 3 sur laquelle on peut venir mettre en place une durite d'un circuit de refroidissement de moteur. Après un épaulement externe 4, on trouve une surépaisseur annulaire de l'élément 1, présentant, sous l'épaulement 4, une gorge dans laquelle est logé un joint d'étanchéité torique 5. La surface interne de la partie surépaissie s'évase ensuite vers l'extérieur et le bas pour former un siège 6 de clapet. Plus loin vers le bas s'étendent deux bras parallèles 7 présentant, vers leur extrémité libre, chaque fois une encoche interne 8. La seconde partie de boitier 2 présente une forme plus complexe avec une ouverture supérieure 9 formant une portée interne 10 contre laquelle peut venir s'appliquer la partie inférieure de l'épaulement 4, cette portée étant suivie d'une partie cylindrique 11 contre laquelle peut s'appliquer le joint d'étanchéité torique 5, cette partie 11 se poursuivant, vers le bas, par une sorte de carter présentant plusieurs ouvertures, à savoir deux ouvertures latérales 12, 13 se dirigeant vers le circuit de refroidissement du moteur et une ouverture inférieure 14 de by-pass pour ce circuit. L'ouverture 15 de l'extrémité 3 du boîtier 1, qui reçoit la durite, est destinée à la communication avec le radiateur de refroidissement. La partie supérieure de boîtier 1 présente, à son intérieur, une traverse diamétrale ou pontet 16 présentant un trou borgne axial ouvert vers le bas, dans lequel on peut, sans que cela soit indispensable, introduire une petite coupelle métallique 17. Enfin la partie inférieure 2 présente deux bras de support 18 s'étendant du fond du boîtier 2, de part et d'autre de l'ouverture 14, à l'intérieur de l'espace formé par les bras 7 du premier élément de boîtier, et ceci sur une distance telle que ladite extrémité des bras 18 se trouve située, lorsque le boîtier est à l'état assemblé, au-dessus de l'extrémité inférieure de chacune des encoches 8. L'élément thermostatique 19 est de réalisation classique, avec une première pièce axiale mobile en forme de tige reçue dans le trou de la coupelle 17, le corps 19 proprement dit rempli d'une matière thermiquement dilatable telle que de la cire, et, dans l'application représentée sur la figure 3, une partie terminale en forme de tige 21. Une bague 22 de type classique entoure le corps 19 au niveau d'un épaulement de celui-ci et porte ou forme, en périphérie, un clapet d'étanchéité 23, élastomère ou métallique susceptible de s'appliquer contre la portée 6 de l'élément 1 sous l'action d'un puissant ressort 24. L'extrémité inférieure du ressort s'applique contre un pontet métallique 25 qui forme une traverse avec un passage central permettant le libre mouvement de translation du corps 19, et de son prologement 21, lequel présente, lui-même, d'une façon également en soi connue, un clapet 26 sollicité vers le bas jusqu'à une position de butée sur l'extrémité de la tige 21 par un ressort 27 prenant appui sur un épaulement du corps 19 de l'élément thermostatique. Le clapet 26 est destiné à collaborer avec une portée 28 de l'ouverture de by-pass 14. Dans la position assemblée, représentée sur la figure, on voit que le bras ou pontet transversal métallique 24 est venu s'appliquer contre les extrémités des bras de support 18, auxquels il transmet la poussée du ressort de sorte que lesdits bras sont soumis à une réaction orientée vers le bas dans le sens comprimant les bras dans leur direction longitudinale. Les deux bras 7 de l'élément 1 sont, dans cette position, complètement libérés de la traverse 24 et ne subissent aucune sollicitation mécanique. Par contre, dans la position de stockage, dans laquelle les deux parties 1, 2 de boîtier sont séparées, le pontet 25 est appliqué par le ressort contre la face inférieure de l'encoche 8, de sorte que l'élément thermostatique est entièrement contenu et intégré dans la première partie de boîtier 1, la pose du thermostat selon l'invention ne nécessitant alors que l'assemblage des deux parties de boîtier et leur raccordement aux différentes tubulures et durites. On se réfère maintenant aux figures 5 à 8. Cette forme de réalisation se distingue de la précédente par le fait que le corps déplagable 19 de l'élément thermostatique permet l'obturation du passage de by-pass 14, non pas par un clapet, mais par une valve à tiroir 29. Cette valve reste guidée, à l'extérieur du passage 14, lorsqu'elle est en position haute laissant le passage libre, par des pattes radiales 30. Conformément à un perfectionnement de l'invention l'assemblage des deux éléments de boîtier 1, 2, aussi bien sur la figure 1 que sur la figure 5, s'effectue sans utilisation de vis, qui nécessiterait des renforts insérés dans la matière plastique du boîtier. A cette fin, lorsque l'élément 1 et l'élément 2 ont été assemblés avec interposition du joint torique 5, on vient mettre en place une bague en tôle 31 dont la partie supérieure plane 32 vient s'appliquer sur l'épaulement 4, pour le maintenir en appui contre l'épaulement 10 de l'autre partie de boîtier, et dont la partie cylindrique 33 entoure la surface extérieure de l'embouchure 9 de la partie de boîtier 2, ladite partie 33 présentant, à son bord inférieur, une pluralité de rebords 34 orientés radialement vers l'intérieur, susceptibles de venir s'appliquer sous des crans radiaux externes 35 de la partie de boitier 2 au niveau de l'embouchure, lesdits crans ayant leur surface inférieure légèrement inclinée, comme cela est classique pour un assemblage à baïonnette, pour induire un serrage de l'épaulement 4 contre la portée 10, lorsque la bague est tournée, de la position d'introduction représentée sur la figure 7 à la position de blocage représentée sur la figure 8. Une fois la bague tournée dans cette position de blocage, de petites languettes radiales internes 36 sont rabattues vers le haut, de part et d'autres des crans 35, de sorte qu'une rotation intempestive de la bague est rendue impossible, les deux boîtiers étant ainsi bloqués à l'état assemblés, dans lequel les éléments de support 18 ont pris en charge le pontet 25. La bague métallique 31 présente une certaine élasticité, qui lui permet de s'adapter, tout en jouant son rôle, aux déformations locales, fluage ou autres, des parties de boîtier. Pour le démontage on peut, avec un outil spécial, venir ramener en position initiale, ou casser, les petites pattes rabattues 36 pour autoriser la rotation puis l'ouverture de la bague. L'ensemble formé par la partie de boîtier 1 et l'élément thermostatique peut être jeté et remplacé par un nouvel ensemble, que l'on remonte sur la partie de boîtier 2 à l'aide d'une nouvelle bague. On se réfère maintenant aux figures 9 à 12. Dans cette forme de réalisation les deux éléments de boîtier 1, 2 et l'élément thermostatique sont, pour l'essentiel, identiques aux parties et éléments correspondants de la forme de réalisation de la figure 5. Cependant on voit que l'embouchure 9 de la partie de boîtier 2 a été remplacée par une embouchure 37 dont le bord supérieur forme la portée 10, contre laquelle s'applique la surface inférieure de la portée 4 de la partie de boîtier 1. L'embouchure présente à sa surface externe des filets rapides 38 s'étendant chaque fois sur un secteur de cercle et laissant entre eux des zones en retrait. Ces zones permettent le passage de dents internes 39 d'un écrou en aluminium 40 dont la partie supérieure s'applique contre l'épaulement 4. L'écrou 40 est mis en place sur les deux boîtiers préalablement assemblés et, lorsqu'il est tourné, le filetage rapide provoque une légère descente de l'écrou et, par conséquent, le serrage des épaulements 4 et 10 l'un contre l'autre. Bien entendu l'écrou 40, au lieu d'être réalisé en aluminium ou autre métal, pourrait être réalisé en un matériau plastique convenablement dimensionné. REVENDICATIONS 1. Thermostat, du type comprenant un boitier en plastique avec un corps (1,2) de forme généralement tubulaire et présentant au moins deux embouchures pour l'entrée et la sortie d'un fluide, et un élément thermostatique (19) susceptible de se dilater sous l'effet d'un accroissement de température, ledit élément thermostatique comprenant au moins une première partie fixe susceptible de s'appuyer contre un appui fixe par rapport au boîtier, et au moins une seconde partie, mobile, susceptible de se déplacer par rapport à la première, sous l'influence d'une variation de température, et rappelée par un ressort (24), caractérisée en ce que ledit boitier comporte une première partie (1) de forme tubulaire dans laquelle est disposé l'élément thermostatique (19) et qui présente des moyens de maintien de ressort (7) sollicités en traction par la poussée du ressort, et une deuxième partie (2) présentant des éléments de support (18) susceptibles de recevoir la poussée du ressort dans une direction tendant à la compression desdits éléments de support (18), ces éléments de support (18) étant agencés pour prendre en charge la poussée du ressort lorsque lesdites deux parties de boitier (1,2) sont assemblées, et libérer ainsi lesdits moyens de maintien (18) de la sollicitation du ressort. 2. Thermostat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce transversale (25) présentant deux faces opposées, dont l'une reçoit la poussée du ressort (24) et l'autre est appliquée sur lesdits éléments de support (18) de façon à transmettre auxdits éléments de support la poussée du ressort tendant à comprimer lesdits éléments de support. 3. Thermostat selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie du boîtier (1) qui ne comprend pas les éléments de support (18) présente des bras allongés (7), munis d'encoches (8) susceptibles de recevoir les extrémités de ladite pièce transversale (25) contre laquelle s'appuie ledit ressort (24), de sorte que lesdits bras (7) sont soumis, de la part du ressort, à une sollicitation en traction tant que les deux parties du boîtier n'ont pas été assemblées l'une à l'autre, alors qu'à l'état assemblé les éléments de support (18) venant en contact avec ladite pièce transversale (25), la soulèvent et déchargent les bras qui se trouvent ainsi libérés. 4. Thermostat selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits éléments de support sont des bras (18) s'étendant depuis ladite partie (2) de boîtier. 5. Thermostat selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité de l'autre élément mobile (20) de l'élément thermostatique peut être reçue dans une traverse ou pontet (16) venant de moulage dans la partie tubulaire de la première partie (1) du boîtier. 6. Thermostat selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'une des parties de boîtier (1,2) présente une portée contre laquelle vient s'appliquer une autre portée de l'autre partie (1,2) de boîtier, un moyen de fixation rapide retenant lesdites parties serrées l'une contre l'autre. 7. Thermostat selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation rapide comporte un filetage rapide (38) obtenu directement par moulage sur l'une desdites parties de boîtier et coopérant avec un écrou complémentaire (40). 8. Thermostat selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation rapide comporte une bague (33), de préférence en métal, susceptible d'être fixée par une fixation du type à baïonnette grâce à des rampes correspondantes de l'une desdites parties de boîtier, ladite bague présentant une ou des languettes (36) susceptibles d'être rabattues, à la fin de la fixation, dans une position pénétrant dans des parties en retrait de boîtier pour immobiliser la bague en la rotation, ladite baque présentant une élasticité lui permettant de s'adapter aux éventuelles variations desdites parties de boîtier (1,2) présentant lesdites portées.