Brevet FR2736411A1 — publié le 19970110

La présente invention se réfère à des perfectionnements apportés aux bouchons de circuit de refroidissement ou analogue, notamment d'un moteur à combustion interne fixe ou monté sur un véhicule, le circuit étant parcouru par un fluide. Un tel système dénomné "bouchon noyé" est un clapet assurant la sécurité de fonctionnement du circuit dans lequel le fluide peut se dilater sous l'action de l'augmentation de la température, se détendre sous l'action d'une variation de pression ou émettre des gaz que ledit système peut évacuer. Ce clapet est calculé pour fonctionner aux environs d'un seuil de déclenchement appelé pression de tarage et déterminé par un ressort de compression. On connaît un dispositif du genre en question réalisé en métal et comportant un obturateur pourvu d'un joint d'étanchéité par rapport à un manchon ou goulot du circuit de refroidissement, un clapet chargé vers l'opposé de l'obturateur afin que son joint soit normalement en appui contre un siège fixe et un flotteur qui constitue soupape de fermeture en coopérant avec le clapet lorsque le fluide contenu dans le circuit se dilate. Une telle structure métallique est d'une construction complexe et coûteuse de telle sorte qu'elle ne répond pas aux exigences industrielles actuelles. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à rémédier à ces inconvénients et à permettre la réalisation d'un bouchon du genre en question qui réponde mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique en particulier du fait de sa construction en matière plastique qui rend sa fabrication plus économique et assure une très grande sécurité de fonctionnement. A cet effet l'obturateur du bouchon de circuit de refroidissement suivant l'invention est solidaire d'une cage dans laquelle est disposé le clapet qui est muni d 'une lèvre annulaire inférieure et qui supporte un joint fixe sur lequel le clapet est en appui élastique, la paroi extérieure de la cage étant pourvue de deux joints coopérant avec l'alésage du manchon et situés de part et d'autre d'un embout de mise en communication du réservoir avec un vase d'expansion mis à l'air libre. Dans un mode de réalisation préféré de la disposition qui précède, la cloche du flotteur comprend un épaulement réalisé sous la forme d'une face tronconique avec conicité orientée à l'opposé de l'obturateur, ladite face de cet épaulement étant située en vis-à-vis de la lèvre inférieure du clapet tandis que le joint plat se trouve en porte à faux audessus de ladite partie tronconique. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en coupe d'un bouchon réalisé suivant un premier mode d'exécution de l'invention, le flotteur étant à sa position basse. Fig. 2 est une vue semblable à celle de fig. 1 mais montrant le flotteur à sa position haute, c'est-à-dire repoussé vers le haut par le fluide dilaté. Fig. 3 est une vue semblable à celle de fig. 1 mais montrant un mode d'exécution préféré du flotteur. Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 2 mais relative au mode d'exécution de fig. 3. On y a représenté le joint du flotteur en position déformée. Fig. 5 est une vue de détail à plus grande échelle de fig. 4 illustrant le balayage ou raclage du joint. On a illustré en fig. 1 une partie d'un circuit de refroidissement comprenant un réservoir 1 réalisé par exemple en matière plastique et pourvu d'un manchon tubulaire ou goulot la fileté extérieurement, un embout tubulaire lb étant associé à la base du goulot la. Sur le filetage du goulot la est vissé un obturateur 2 dont la face intérieure du fond est pourvue de crochets 2a par rapport auxquels est encliquetée élastiquement une cage 3. Cette cage 3 se présente sous la forme d'une jupe annulaire 3a dont l'extrémité supérieure est pourvue d'une collerette extérieure susceptible de s'encliqueter avec les crochets 2a de l'obturateur 2. L'extrémité supérieure de la jupe 3a est fermée par une capsule 4 préférablement soudée à cette jupe par ultra-sons ou autrement. Le bas de la jupe 3a est associé à une cheminée centrale 3b prévue annulaire et qui présente en section transversale la forme d'un U. Le voile de la cheminée 3b est creusé d'une gorge dans laquelle est engagé un joint torique ou analogue référencé 5. La face extérieure de la jupe 3a est pourvue de deux gorges 3c, 3d dans chacune desquelles est disposé un joint torique 6 respectivement 7. A l'intérieur de la jupe 3a se trouve un clapet 8 muni d'un passage central 8a dont le débouché inférieur est entouré par une lèvre 8b faisant saillie à partir de la face inférieure dudit clapet. La face périphérique du clapet 8 est pourvue de crans 8c pour des raisons qu'on expliquera mieux plus loin. Le passage central 8a est quant à lui pourvu de nervures longitudinales 8d dont le rôle sera mieux expliqué ci-après. Un flotteur 9 fait encore partie de l'ensemble du bouchon suivant l'invention. Ce flotteur est constitué d'une cloche hermétique 9a à laquelle fait suite une tige tubulaire 9b qui traverse le passage 8a du flotteur 8 avec jeu fonctionnel de guidage par rapport aux têtes des nervures 8b. L'extrémité de la tige 9b est pourvue d'un épaulement circulaire 9c qui vient en appui contre la face supérieure des nervures Sd du clapet 8 de manière que le flotteur soit suspendu par rapport à ce clapet. On observe que la cloche 9a du flotteur 9 présente un épaulement horizontal 9d dont l'origine est contitué par une gorge 9e ménagée dans la base de la tige tubulaire 9b. Dans cette gorge est engagé un joint plat 10 dont le diamètre extérieur correspond à celui de l'épaulement 9d. Une fois les éléments composant le bouchon suivant I ' invention montés, le clapet 8 est appliqué contre le joint 5 au moyen d'un ressort hélicoïdal de compression 11 dont les extrémités prennent appui respectivement contre la capsule 4 et une gorge annulaire 8e du clapet 8. On observe également la présence d'ouvertures 3e ménagées dans la jupe 3a et qui permettent ainsi une communication entre l'intérieur et l'extérieur de la cage. On remarque enfin que les joints 6 et 7 de la jupe 3a coopèrent avec l'alésage étagé du goulot la, lesdits joints étant situés d'une part de part et d'autre des ouvertures 3e de la jupe 3a de la cage 3 et d'autre part du trou de l'embout lb. Le fonctionnement découle des explications qui précèdent. Dans la position de fig. 1, le clapet 8 est chargé élastiquement par le ressort 11 à la pression de tarage désirée pour l'intérieur du réservoir 1. Bien entendu comme cela est bien connu dans la pratique l'embout lb est relié par une tuyauterie et un syphon à un vase dexpan- sion non représenté qui est mis à la pression atmosphérique. A la position de fig. 1, si la température du fluide augmente, les gaz engendrés qui se trouvent dans la partie haute du réservoir 1 peuvent s'évacuer naturellement vers le trou de l'embout lb en passant autour de la cloche 9a entre les nervures Sd du passage 8a du clapet 8 dans les crans 8c de ce dernier pour traverser enfin des ouvertures 3e et arriver au trou de l'embout lb précité où il se dirige vers le vase d'expansion puis vers l'atmosphère ambiante. Lorsque le fluide de refroissement vient en contact avec le flot teur 9, ce dernier flotte et vient appliquer le joint 10 ccntre la lèvre Sb du clapet 8 en vue de créer l'étanchéité entre le circuit de refroidissement et l'ambiance extérieure. La pression s'exerce sur le clapet qui est lui-même maintenu en position fermée par le ressort 11. Lors d'un aléas de fonctionnement tel qu'un échauffement inopiné, une rupture de joint de culasse etc... la pression générée à l'intérieur du circuit de refroidissement peut atteindre et dépasser le seuil de sécurité prévu de telle sorte qu'alors cette pression intérieure devient prépondérente par rapport à la réaction du ressort 11 si bien que le clapet 8 se sépare du joint 5 de telle sorte que le liquide de refroidissement peut alors transiter vers le vase d'expansion via l'embout lb. Dès que la pression diminue et revient en dessous du seuil de sécurité, le clapet 8 revient en position initiale normalement fermée c'est-à-dire en appui contre le joint 5. Bien entendu les crans 8c guident le clapet par rapport à la cage 3. Dans le mode d'exécution décrit ci-dessus il existe un problème d'étanchéité entre le joint 10 du flotteur 9 et la lèvre 8b du clapet 8. En effet compte-tenu du niveau de saleté du liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne qui entraîne toutes les impuretés de la culasse et des tuyauteries du circuit en général, lors de l'application du joint 10 contre la lèvre 9a des impuretés sont retenues prisonnières et endommagent le joint de telle sorte que l'étanchéité peut devenir défectueuse dans le temps. A ce moment le liquide de refroidissement se transfère complètement dans le vase d'expansion car on amorce un phénomène de syphon de telle sorte qu'on entraîne une panne sévère du moteur. Conformément au mode d'exécution de fig. 3, 4 et 5 l'épaulement 9 de la cloche 9a n'est plus prévu horizontal mais affecte la forme d'une face tronconique 9f avec conicité tournée à l'opposé de l'obturateur 2, c'est-àdire en direction du réservoir 1, toutes les autres formes du flotteur restant par ailleurs identiques. On observe qu'en gros le centre de la face tronconique 9f se trouve en vis-à-vis de la lèvre 8b du clapet 8. En particulier le joint 10 concerve sa forme plate à l'état libre mais il se trouve en porte à faux au-dessus de la face 9f. Le fonctionnement du bouchon illustré en fig. 3 à 5 est strictement le même en ce qui concerne le dégazage que celui du bouchon de fig. 1. Par contre lorsque le liquide de refroidissement se dilate, et qu'il entraîne le flotteur 9 vers le haut il y a d'abord un contact entre la lèvre 8b et le joint puis, l'élévation du flotteur se poursuivant, survient une déformation du joint jusqu'à ce que la lèvre 8b vienne appliquer celui contre la face tronconique 9f (fig. 5). Dans cette figure on a illustré en A le point de contact initial du joint 10 et de la lèvre 8b et en B le point final de ces deux éléments. On observe qu'il s'est produit alors sur le joint un balayage ou raclage de celui sur une distance d de telle sorte que les impuretés se trouvant dans cette zone sont balayées lors du déplacement vers le haut du flotteur. De manière avantageuse, le joint 10 utilisé dans le mode d'exécution de fig. 3 à 5 présente une structure particulière car il doit comporter une rigidité interne lui conférant une tenue telle qu' il reste horizontal au repos tout en pouvant se déformer élastiquement. I1 est nécessaire que sa surface d'appui par rapport à la lèvre 8b soit réalisée sous la forme d'une couche d'une matière visco-élastique ou élastomérique assurant une certaine pénétration de la lèvre Sb dans cette couche avec fluage de celle-ci pour assurer l'étanchéité.De manière avantageuse le joint 10 peut comporter une âme 10a réalisée par exemple sous la forme d'une rondelle fabriquée en acier à ressort et dont la face supérieure reçoit une couche 10b d'une matière visco-élastique ou élastomérique tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique ou encore un silicone. On a ainsi réalisé des moyens de balayage ou de raclage du joint qui est indispensable au bon fonctionnement du dispositif car il permet d'assurer la propreté du siège constitué par le joint puis la montée en pression du circuit après fermeture par contact du flotteur par rapport au clapet, la structure de la cloche du flotteur permet ainsi 1 'obten- tion d'une pression de contact spécifique élevée sur la génératrice de contact entre le joint 10 et la lèvre 8b du clapet 8. Bien entendu on pourrait ajouter dans la partie basse et imergée du bouchon suivant l'invention un étage de filtration composé par une crépine puis un milieu filtrant judicieusement déterminé. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Bouchon de circuit de refroidissement ou analogue notamment d'un moteur à combustion interne fixe ou monté sur un véhicule, du genre comportant un obturateur (1) pourvu d'un joint pour l'étanchéité par rapport à un manchon tubulaire ou goulot (la) du circuit, un clapet (8) chargé à l'opposé de l'obturateur afin qu'il se trouve normalement en appui contre un siège fixe (5) et un flotteur (9) qui constitue soupape de fermeture en coopérant avec le clapet lorsque le fluide contenu par le circuit de dilate, caractérisé en ce que l'obturateur (1) est solidaire d'une cage (3) dans laquelle est disposé le clapet (8) qui est muni d'une lèvre annulaire inférieure (8b) et qui supporte un joint fixe (5) sur lequel le clapet (8) est en appui élastique, la paroi extérieure de la cage étant pourvue de deux joints (6, 7) coopérant avec l'alésage du goulot (la) et situés de part et d'autre d'un embout (lb) de mise en communication avec un vase d'expansion, et en ce que le flotteur (9) guidé verticalement par rapport à des nervures (Sd) du centre du clapet (8) comporte une cloche hermétique (9a) constituant support pour un joint plat (10) propre à coopérer avec la lèvre (Sb) du clapet (8). 2. Bouchon de circuit de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (10) est assemblé à un épaulement horizontal (9d) du flotteur. 3. Bouchon de circuit de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur comporte des moyens (Se) de raclage du joint plat (10) afin que les impuretés en suspension dans le fluide de refroidissement soient balayées et raclées et soit éliminées de la zone de contact entre le joint plat (10) et la lèvre inférieure (8b) du clapet (8). 4. Bouchon de circuit de refroidissement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de raclage des impuretés sont mis en oeuvre en réalisant l'épaulement du flotteur sous la forme d'une face tronconique (9f) avec conicité orientée à l'opposé de l'obturateur ladite face de cet épaulement étant située en vis-à-vis de la lèvre inférieure (8b) du clapet (8), tandis que le joint plat (10) se trouve à l'état libre en porte à faux au dessus de ladite face tronconique (9f). 5. Bouchon suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le joint plat (10) du flotteur (9) comprend un élément élastique résistant (10a) et un revêtement d'appui consistant en une couche (lOb) de matière visco-élastique ou élastomérique.