Brevet FR2740830A1 — publié le 19970509

L'invention concerne un bouchon pour l'obturation d'un circuit de refroidissement de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un bouchon pour un circuit de refroidissement de véhicule automobile, du type dans lequel le bouchon est reçu dans une embase tubulaire sur l'extrémité supérieure de laquelle il est fixé en position fermée, du type dans lequel le bouchon comporte deux parois transversales, supérieure et inférieure, qui délimitent une portion supérieure de l'embase reliée à un réservoir de compensation, du type dans lequel la paroi transversale inférieure comporte un clapet mobile normalement fermé qui s'ouvre au-delà d'une différence de pression entre le circuit de refroidissement et la portion supérieure de l'embase. II arrive que les blocs-cylindres des moteurs thermiques à refroidissement liquide présentent un phénomène de porosité qui conduit à l'apparition dans le circuit de refroidissement de vapeurs issues de la combustion du mélange carburant dans les cylindres du moteur. L'accumulation de ces vapeurs transférées dans le circuit de refroidissement peuvent provoquer dans ce dernier l'apparition de bulles néfastes à une bonne circulation du fluide et à un bon refroidissement du moteur. Les circuits de refroidissement sont généralement munis d'un bouchon pressostatique qui est destiné à permettre la régulation de la pression du liquide de refroidissement en stockant provisoirement le liquide excédentaire dans un réservoir de compensation. Avec un tel type de bouchon pressostatique, les vapeurs apparues dans le dispositif sont donc évacuées vers le réservoir de compensation en cas de surpression dans le circuit de refroidissement mais, en cas de dépression dans le circuit de refroidissement, ces vapeurs sont de nouveau admises à l'intérieur du circuit. Par ailleurs, si l'on désire rejeter ces vapeurs directement dans l'atmosphère, il n'est pas souhaitable que le liquide de refroidissement puisse lui aussi être rejeté dans l'atmosphère, ce qui imposerait d'une part une réalimentation fréquente en liquide et ce qui pourrait d'autre part occasionner des brûlures sérieuses à un utilisateur souhaitant ôter le bouchon de son embase. C'est dans le but de résoudre ces problèmes que l'invention propose un bouchon pressostatique du type vu précédemment, caractérisé en ce que le bouchon est muni d'un circuit spécifique d'évacuation de gaz contenus dans le circuit de refroidissement et en ce que le circuit d'évacuation de gaz est obturé lorsque le clapet est ouvert pour évacuer du liquide de refroidissement vers la portion supérieure de l'embase. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le clapet mobile comporte un conduit d'évacuation des gaz qui débouche par une extrémité inférieure dans une face inférieure du clapet soumise à la pression du circuit de refroidissement et par une extrémité supérieure dans l'atmosphère, en dehors de portion supérieure de l'embase, et le bouchon comporte un obturateur muni d'un flotteur qui est destiné à obturer le conduit d'évacuation des gaz lorsque le niveau de liquide dans le circuit de refroidissement est susceptible de provoquer l'ouverture du clapet dans le sens d'une évacuation - la paroi supérieure transversale est une membrane annulaire souple fixée par son bord externe sur un corps de bouchon et par son bord interne sur le clapet, autour de l'extrémité supérieure débouchante du conduit d'évacuation des gaz - I'extrémité supérieure du conduit d'évacuation des gaz qui débouche dans l'atmosphère est munie d'une valve anti-retour qui empêche l'entrée de gaz dans le circuit de refroidissement par le conduit d'évacuation - I'extrémité supérieure du conduit d'évacuation des gaz qui débouche dans l'atmosphère est reliée à un dispositif de récupération de vapeurs - le clapet mobile comporte un disque transversal supérieur dont la face inférieure comporte un joint annulaire plat destiné à coopérer avec un siège agencé sur une face supérieure de la paroi transversale inférieure, le clapet comporte un pied central qui s'étend axialement depuis la face inférieure du disque au travers d'une ouverture centrale du joint et au travers d'un perçage de la paroi transversale inférieure, un ressort de tarage de surpression est agencé entre une face inférieure de la paroi transversale inférieure et l'extrémité libre du pied central de manière à plaquer le joint contre son siège, et le conduit d'évacuation des gaz est agencé axialement dans le pied central, sa première extrémité débouchant dans l'extrémité inférieure du pied central. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un bouchon pressostatique selon l'invention, monté sur une embase et représenté au repos - la figure 2 est un détail agrandi de la figure 1 qui illustre l'évacuation de gaz vers l'atmosphère; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle le circuit d'évacuation des gaz est obturé - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle le bouchon autorise l'évacuation de liquide de refroidissement. Le bouchon pressostatique 10 qui est représenté sur les figures est destiné à être fixé en position fermée sur l'extrémité supérieure 12 d'une embase 14 dont l'extrémité inférieure 15 est reliée à un circuit de refroidissement (non représenté) de véhicule automobile. Le bouchon pressostatique 10 a pour fonction, d'une part, d'empêcher que du fluide de refroidissement ne s'échappe vers l'atmosphère et, d'autre part, de réguler la pression du fluide au cours du fonctionnement du moteur thermique (non représenté) du véhicule. A cet effet, le bouchon 10 porte un clapet 16 normalement fermé et qui, en s'ouvrant selon un premier sens, laisse s'échapper du fluide vers un réservoir de compensation (non représenté) par l'intermédiaire d'un canal 18 qui débouche dans l'embase 14. Au contraire, lorsque le fluide de refroidissement baisse en température, sa pression diminue et, afin d'éviter une déformation du circuit de refroidissement, le clapet 16 s'ouvre selon un deuxième sens afin d'admettre du fluide en provenance du réservoir de compensation et en direction du circuit de refroidissement. Le bouchon 10 est fixé sur l'embase 14 grâce à une bague de fixation 20 en forme de jupe latérale qui est vissée sur l'extrémité supérieure 12 de l'embase 14. Le bouchon 10 comporte un corps de bouchon 22 sensiblement tubulaire qui est monté tournant sur la bague de fixation 20 et qui est reçu dans l'embase 14 dont l'intérieur est délimité par une paroi latérale interne 24 sensiblement cylindrique. L'extrémité axiale supérieure 26 du corps de bouchon 22 est obturée par une paroi transversale souple 28 et le corps de bouchon 22 comporte, sensiblement en son milieu, une paroi transversale inférieure 30 qui est réalisée venue de matière avec le corps de bouchon 22. Le clapet 16 est agencé à l'intérieur du corps de bouchon tubulaire 22 et il comporte un corps de clapet 32 dont un disque supérieur transversal 34 est reçu entre la paroi transversale souple 28 et la paroi transversale inférieure 30. Le disque supérieur 34 comporte sur sa face inférieure 36 une membrane d'étanchéité annulaire 38 qui est fixée sur le disque 34 par sa périphérie externe 40 tandis que sa périphérie interne 42 est libre. Le corps de clapet 16 comporte également un pied central 46 qui s'étend axialement vers le bas depuis la face inférieure 36 du disque 34 au travers d'une ouverture centrale de la membrane 38 et au travers d'un perçage central de la paroi transversale inférieure 30. A l'extrémité axiale inférieure libre 52 du pied central 46 est montée une couronne 54, réalisée sous la forme d'une pièce indépendante emboîtée élastiquement sur l'extrémité 52 du pied central 46 de manière à pouvoir rotuler par rapport à celui-ci. La couronne 54 comporte une portion annulaire périphérique 58 qui est reliée au pied central 46 par des crochets 60 qui sont au nombre de quatre et qui sont répartis angulairement de manière régulière. Un ressort de surpression 62 qui, dans l'exemple représenté sur les figures, est un ressort hélicoïdal de compression, est en appui, par une extrémité, contre une face inférieure 64 de la paroi transversale inférieure 30 et, par son autre extrémité, contre une surface d'appui supérieure 66 de la portion annulaire 58 de la couronne 54. Ainsi, le ressort de surpression 62 pousse la couronne 54 et le corps de clapet 32 axialement vers le bas de manière à plaquer la périphérie externe 40 de la membrane d'étanchéité 38 contre un siège annulaire correspondant formé sur la face supérieure de la paroi transversale inférieure 30. De la sorte, et grâce à un joint d'étanchéité inférieur 72, le bouchon 10 délimite de matière étanche dans l'embase 14 une portion inférieure 80 et une portion supérieure 82. La portion supérieure 82 de l'embase 14 est isolée de l'atmosphère par la paroi transversale supérieure 28 et par un joint d'étanchéité supérieur 84. La portion supérieure 82 est en réalité formée de deux parties 94, 96, respectivement intérieure et extérieure, qui sont séparées radialement par le corps de bouchon 12 mais qui communiquent grâce à des orifices 90 agencés transversalement dans le corps de bouchon 12 de manière à déboucher d'une part dans une face interne 92 du corps de bouchon 12, au-dessus de la paroi transversale inférieure 30 et d'autre part dans sa face externe 76, entre les deux joints d'étanchéité 72, 84. Conformément aux enseignements de l'invention, le bouchon pressostatique 10 est muni d'un circuit d'évacuation séparé des vapeurs contenues dans le circuit de refroidissement. A cet effet, un conduit 100 est aménagé axialement dans le pied central 46 du clapet 16 et débouche par une première extrémité inférieure 102 à l'extrémité inférieure 52 du pied central 46 et par son extrémité supérieure 104 dans une face supérieure 106 de la paroi transversale souple 28, mettant ainsi en communication la portion inférieure 80 de l'embase 14 et l'atmosphère. La paroi souple 28 est annulaire et elle est fixée par son bord externe 120 sur le corps de bouchon 22 et par son bord annulaire interne 122 sur la face supérieure 37 du corps de clapet 36 du clapet 16, autour de l'extrémité supérieure débouchante 104 du conduit 100. La paroi souple 28 permet de réaliser de manière simple l'étanchéité entre la portion supérieure 82 de l'embase 14 et le conduit 100 tout en préservant la mobilité du clapet 16. Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 2, une valve anti-retour 108 est agencée au niveau de l'extrémité supérieure débouchante 104 du conduit 100 en direction de l'atmosphère. Cette valve anti-retour 108 est normalement fermée sous l'effet de son propre poids et est destiné à s'ouvrir sous la pression des gaz débouchant par le conduit 100. Au contraire, s'il règne une dépression dans le circuit de refroidissement, la valve 108 est "aspirée", ce qui, combiné à l'action de son propre poids, interdit l'admission d'air en provenance de l'atmosphère à l'intérieur du circuit de refroidissement. Afin d'empêcher que du liquide de refroidissement ne puisse s'échapper au travers du conduit 100, on a agencé dans la portion inférieure 80 de l'embase 14 un flotteur 110 sensiblement cylindrique et qui comporte une tige axiale supérieure 112 de guidage qui est reçue en partie dans le conduit d'évacuation 100 dans lequel elle peut coulisser avec le flotteur 110 entre une position haute et une position basse vers laquelle le flotteur 110 est ramené sous l'effet de son propre poids. Afin que la présence de la tige axiale 112 du flotteur 110 dans le conduit 100 n'empêche pas l'évacuation des gaz, le pied central 46 comporte une fente radiale 113 qui s'étend sur toute sa longueur si bien que, lorsque le flotteur 110 est en position basse, les vapeurs sont susceptibles de pénétrer dans le conduit 100 par la fente 113 pour être évacuées. L'extrémité supérieure 104 du conduit 100 est de section réduite de manière à former un siège axial 114 contre lequel l'extrémité supérieure 116 de la tige 112 du flotteur 110 est destinée à venir s'appuyer en position haute dans le but d'obturer le conduit 100. Afin de garantir l'étanchéité, I'extrémité 116 de la tige 112 est réalisée sous la forme d'un joint élastomère. Le fonctionnement du bouchon pressostatique 10 selon l'invention est décrit ci-après. Lorsque des vapeurs apparaissent dans le circuit de refroidissement, mais que le liquide de refroidissement n'atteint pas le niveau du flotteur 110, le flotteur 110 est en position basse comme représenté sur les figures 1 et 2. Les vapeurs sont alors libres de passer à travers la fente 113 du pied central 46, par le conduit 100, et, pour peu que ces vapeurs soient à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, elles provoquent le soulèvement de la valve antiretour 108 et s'échappent entre la bague de fixation 20 et la paroi transversale supérieure souple 28, puis par un passage 118 aménagé entre la bague de fixation 20 et l'extrémité supérieure filetée 12 de l'embase 14. Au contraire, lorsque le niveau de liquide dans le circuit de refroidissement monte jusqu'au niveau du flotteur 110, celui-ci se déplace axialement jusqu'à sa position haute représentée à la figure 3. Dans cette position, I'extrémité supérieure 116 de la tige 112 est en appui contre le siège 114 de l'extrémité supérieure 104 du conduit 100 de manière à obturer de façon étanche le circuit d'évacuation des gaz. Alors, si le niveau de liquide continue d'augmenter, celui-ci provoque l'ouverture du clapet 16 à l'encontre de l'action du ressort de surpression 62, et permet l'évacuation du liquide de refroidissement par les orifices 90 et par le canal de dégazage 18, ainsi qu'on peut le voir à la figure 4. La taille du flotteur 110 dépend notamment de la densité du liquide de refroidissement et de la valeur de la surpression admise dans le circuit de refroidissement. Par ailleurs, la face inférieure 124 du flotteur 110 est conique convexe, évasée vers le haut, de manière à éviter que du gaz puisse rester prisonnier sous le flotteur. Enfin, le flotteur 110 est retenu axialement en position basse par des crochets 126 agencés à l'extrémité inférieure de pattes 128 qui s'étendent axialement vers le bas depuis le corps de bouchon 22, autour du flotteur 110. Ainsi, lorsque le bouchon 10 est ôté de l'embase 14, le flotteur 110 ne se désolidarise pas du bouchon 10 et la tige de guidage 112 ne se dégage pas complètement de l'intérieur du conduit 100. REVENDICATIONS 1. Bouchon pour un circuit de refroidissement de véhicule automobile, du type dans lequel le bouchon (10) est reçu dans une embase tubulaire (14) sur l'extrémité supérieure (12) de laquelle il est fixé en position fermée, du type dans lequel le bouchon (10) comporte deux parois transversales, supérieure (28) et inférieure (30), qui délimitent une portion supérieure (82) de l'embase (14) reliée à un réservoir de compensation, du type dans lequel la paroi transversale inférieure (30) comporte un clapet mobile (16) normalement fermé qui s'ouvre au-delà d'une différence de pression entre le circuit de refroidissement et la portion supérieure (82) de l'embase (14), caractérisé en ce que le bouchon (10) est muni d'un circuit spécifique d'évacuation de gaz contenus dans le circuit de refroidissement et en ce que le circuit d'évacuation de gaz est obturé lorsque le clapet (16) est ouvert pour évacuer du liquide de refroidissement vers la portion supérieure (82) de l'embase (14). 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet mobile (16) comporte un conduit d'évacuation (100) des gaz qui débouche par une extrémité inférieure (102) dans une face inférieure (52) du clapet (16) soumise à la pression du circuit de refroidissement et par une extrémité supérieure (104) dans l'atmosphère, en dehors de portion supérieure (82) de l'embase (14), et en ce que le bouchon comporte un obturateur (112) muni d'un flotteur (110) qui est destiné à obturer le conduit d'évacuation (100) des gaz lorsque le niveau de liquide dans le circuit de refroidissement est susceptible de provoquer l'ouverture du clapet dans le sens d'une évacuation. 3. Bouchon selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi supérieure transversale (28) est une membrane annulaire souple fixée par son bord externe (120) sur un corps de bouchon (22) et par son bord interne (124) sur le clapet (16), autour de l'extrémité supérieure débouchante (104) du conduit d'évacuation (100) des gaz. 4. Bouchon selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (104) du conduit d'évacuation (100) des gaz qui débouche dans l'atmosphère est munie d'une valve anti-retour (108) qui empêche l'entrée de gaz dans le circuit de refroidissement par le conduit d'évacuation (100). 5. Bouchon selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (104) du conduit d'évacuation (100) des gaz qui débouche dans l'atmosphère est reliée à un dispositif de récupération de vapeurs. 6. Bouchon selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le clapet mobile (16) comporte un disque transversal supérieur (34) dont la face inférieure (36) comporte un joint annulaire (38) plat destiné à coopérer avec un siège agencé sur une face supérieure de la paroi transversale inférieure (30), en ce que le clapet (16) comporte un pied central (46) qui s'étend axialement depuis la face inférieure (36) du disque (34) au travers d'une ouverture centrale du joint (38) et au travers d'un perçage de la paroi transversale inférieure (30), en ce qu'un ressort (62) de tarage de surpression est agencé entre une face inférieure (66) de la paroi transversale inférieure (30) et l'extrémité libre (52) du pied central (46) de manière à plaquer le joint (38) contre son siège, et en ce que le conduit d'évacuation (100) des gaz est agencé axialement dans le pied central (46), sa première extrémité (102) débouchant dans l'extrémité inférieure (52) du pied central (46).