Brevet FR2776744A1 — publié le 19991001

L'invention concerne une vanne thermostatique, en particulier pour une régulation de l'amenée de liquide de refroidissement au refroidisseur d'huile d'une boite de vitesses, comprenant une première soupape, réglable au moyen d'un élément de travail thermostatique, qui régule l'amenée de liquide de refroidissement refroidi à une chambre de mélange, ainsi qu'une deuxième soupape, réglable au moyen d'un élément de travail thermostatique, qui régule l'amenée de liquide de refroidissement échauffé à la chambre de mélange. Une vanne thermostatique de ce type a pour fonction, après un démarrage à froid d'un moteur à combustion interne, d'une part de raccourcir la phase d'échauffement, c'est-à-dire de diminuer le temps nécessaire pour atteindre une température de service, par exemple celle d'un refroidisseur d'huile pour une boite de vitesses automatique. D'autre part, elle a pour fonction d'assurer le maintien d'une température de fonctionnement relativement haute et d'empêcher le dépassement d'une température maximale admissible. La soupape régulant l'amenée du liquide de refroidissement échauffé à la chambre de mélange s'ouvre seulement quand le liquide de refroidissement du moteur à combustion interne a atteint une température minimale, laquelle est par exemple de l'ordre de 80 C. La soupape régulant l'amenée du liquide de refroidissement froid ou refroidi s'ouvre seulement quand la température de service, qui est de l'ordre de 110 à 120 C, est atteinte. Les éléments thermostatiques employés ont actuellement atteint un haut niveau de qualité. Malgré cela, il ne peut pas être exclu avec une sûreté absolue que les vannes thermostatiques tombent en panne. Dans ce cas, il se pose le problème que les deux soupapes restent fermées, de sorte qu'un refroidissement est entravé et que, par exemple, le refroidisseur d'huile de la boîte ne fonctionne pas, de sorte qu'une surchauffe peut se produire dans la zone d'une boite de vitesses automatique. Le but de l'invention est de réaliser une vanne thermostatique, du type mentionné au début, de manière que la sécurité contre une défaillance soit augmentée plus encore. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que deux éléments de travail thermostatiques sont coordonnés à la deuxième soupape, qui attaquent dans le même sens un élément de soupape déplaçable en vue de l'ouverture de la deuxième soupape. L'élément thermostatique supplémentaire augmente considérablement la sécurité contre une défaillance fonctionnelle parce qu'il peut presque être exclu, dans la pratique, que tous les éléments thermostatiques tombent en panne. L'utilisation d'un second élément thermostatique, pour la soupape régulant l'amenée de liquide de refroidissement échauffé, procure en outre un avantage fonctionnel. Il est ainsi possible de réaliser cette soupape de manière qu'elle reste complètement fermée jusqu'à ce qu'une température minimale préfixée soit atteinte. Cette réalisation est plus avantageuse qu'une autre solution, selon laquelle un écoulement en dérivation pour cette soupape est prévu. Pour cet écoulement en dérivation, il faut prévoir une section d'écoulement suffisante afin que, en cas de défaillance de la vanne thermostatique, cet écoulement en dérivation suffise à garantir qu'une température maximale admissible ne soit pas dépassée. Or, une telle solution est défavorable, surtout pour des moteurs Diesel à injection directe car ces moteurs développent relativement peu de chaleur. Le risque existe dans ce cas qu'aux basses températures extérieures, l'écoulement en dérivation soit si intense que la température de service n'est pas du tout atteinte. Un développement de l'invention prévoit que les deux éléments thermostatiques de la deuxième soupape soient placés coaxialement l'un derrière l'autre. Cette disposition autorise une construction favorable dans l'espace et des éléments de transmission simples. Un perfectionnement avantageux prévoit que la deuxième soupape contienne un obturateur discoïde chargé par un ressort de fermeture et en liaison d'entraînement avec les deux éléments thermostatiques dans le sens de l'ouverture. Chacun de ces deux éléments provoque ainsi l'ouverture de la deuxième soupape lorsque le liquide de refroidissement atteint la température correspondante. Un autre développement de l'invention prévoit que les deux éléments thermostatiques soient disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal à un axe, notamment à l'axe de la vanne. Cette disposition permet d'employer des éléments thermostatiques de construction sensiblement identique pour la deuxième soupape. Encore un autre développement de l'invention prévoit un boîtier commun pour les deux éléments thermostatiques, boîtier qui est partagé par une cloison transversale en deux chambres coordonnées chacune à un élément thermostatique. On obtient ainsi une construction simple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'une vanne thermostatique selon l'invention; et - la figure 2 est une coupe axiale d'une variante de réalisation. La vanne thermostatique 10 représentée sur la figure 1 est réalisée comme un organe préassemblé à insérer, semblable à une cartouche, qui est monté à l'état assemblé. Elle possède un corps de vanne composé de trois parties 11, 12 et 13 en matière plastique. La partie 12 forme également un siège de soupape 14 auquel est coordonné un obturateur discoïde 15. Cet obturateur est pressé contre le siège 14 par un ressort de fermeture 16 s'appuyant sur la partie 11 du corps de10 vanne. L'obturateur 15 est disposé coulissant et guidé sur un boîtier 17 d'un premier élément de travail thermostatique 18. Par un rétrécissement 19, l'obturateur 15 s'accroche derrière un épaulement formé par un collet annulaire du boîtier 17. Le boîtier 17 de l'élément thermostatique 18 contient une substance dilatable, en particulier un mélange de cires. L'espace rempli de substance dilatable est fermé de façon étanche, vis-à-vis de l'extérieur, par une membrane 20 en forme de sac, qui est fixée au moyen d'une pièce de guidage 21 sertie dans le boîtier. Un piston de travail 22 est guidé dans la pièce 21 et pénètre dans la membrane 20 en forme de sac, donc à l'intérieur du boîtier 17. Le piston 22 est appuyé sur une entretoise 23 de la partie 12 du corps de vanne. A la soupape formée par le siège 14 et l'obturateur discoide 15, est coordonné un second élément de travail thermostatique 24 qui est sensiblement identique au premier élément thermostatique 18, par rapport auquel il est disposé symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal à l'axe de la vanne. Le second élément thermostatique 24 possède un boîtier 25 partiellement rempli de substance dilatable, laquelle est enfermée de façon étanche vis-à-vis de l'extérieur par une membrane 26 en forme de sac. La membrane 26 est maintenue dans le boîtier 25 par une pièce de guidage 27 sertie dans ce boîtier. Un piston de travail 28, guidé dans la pièce 27, pénètre dans la membrane 26 en forme de sac. Une rondelle intercalaire 29 est appliquée sur un épaulement du piston 28 et agit sur un étrier 30 dont les deux branches sont reliées à l'obturateur discoïde 15. Le second élément thermostatique 24 attaque donc cet obturateur par l'intermédiaire de l'étrier 30. Dans cet exemple, les deux éléments thermostatiques 18 et 24 sont appliqués l'un contre l'autre par les fonds de leurs boîtiers 17 et 25. La vanne thermostatique 10 contient une autre soupape, constituée d'un siège 31 formé par la partie 13 du corps de vanne et d'un obturateur discoïde 32. Ce dernier est fixé par pressage sur un boîtier 34 d'un élément de travail thermostatique supplémentaire 33. Cet élément est réalisé comme les éléments thermostatiques 18 et 24 en ce sens qu'il contient une substance dilatable enfermée dans une membrane en forme de sac fixée au moyen d'une pièce de guidage 35 sertie, ainsi qu'un piston de travail 36. Ce dernier est appuyé sur une entretoise 37 de la partie 13 du corps de vanne. L'obturateur discoïde 32 est chargé par un ressort de fermeture 38 précontraint, qui s'appuie sur la partie 12 du corps de vanne. Une coulisse de soupape 39 est emmanchée à force sur l'extrémité opposée au piston 36 du boîtier 34 de l'élément thermostatique 33. Elle forme une soupape à coulisse avec des fenêtres 40 de la partie 12 du corps de vanne. Une nervure annulaire de rebondissement 41, se trouvant dans la zone d'une chambre de mélange 42, est prévue en outre sur la coulisse 39. La chambre de mélange 42 est pourvue d'un évidement, semblable à une fenêtre, ménagé dans la partie 13 du corps de vanne, qui communique avec un canal menant à un refroidisseur d'huile non représenté d'une boîte de vitesses. La soupape formée du siège 14 et de l'obturateur 15 régule l'arrivée d'un liquide de refroidissement échauffé qui, en contournant un radiateur pour le refroidissement du liquide de refroidissement, s'écoule depuis la sortie du moteur à cette soupape, donc aussi aux éléments thermostatiques 18, 24. La soupape formée du siège 31 et de l'obturateur 32 régule l'amenée de liquide de refroidissement refroidi venant dudit radiateur, non représenté. La vanne thermostatique 10 empêche tout écoulement de liquide de refroidissement vers le refroidisseur d'huile - non représenté - jusqu'à une température minimale pouvant être préfixée et qui est par exemple de 80 C. Après que cette température mininale ait été atteinte, la soupape formée du siège 14 et de l'obturateur 15 s'ouvre. Les deux éléments thermostatiques 18, 24, coordonnés à cette soupape peuvent être conçus pour la même température d'ouverture. Il est cependant possible aussi de prévoir l'élément 24 par exemple pour une température d'ouverture plus élevée que l'élément thermostatique 18, par exemple pour une température d'ouverture de l'ordre de 10% plus élevée. Quand la température minimale est atteinte et la soupape formée du siège 14 et de l'obturateur 15 s'ouvre, du liquide de refroidissement échauffé arrive de la sortie du moteur en contournant le radiateur précité. Ce liquide pénètre par les fenêtres dans la chambre de mélange 42 et s'écoule de là à travers la fenêtre 43 vers le refroidisseur d'huile, de sorte que celui-ci est échauffé. La soupape formée du siège 31 et de l'obturateur 32 reste fermée jusqu'à ce que la plage de la température de service désirée soit atteinte. La substance dilatable contenue dans l'élément thermostatique 33 est conçue à cet effet pour une température d'ouverture appropriée. Quand la soupape formée du siège 31 et de l'obturateur 32 est ouverte, du liquide de refroidissement froid, venant du radiateur, s'écoule dans la chambre de mélange 42 o il est mélangé avec le liquide de refroidissement échauffé venant directement de la sortie du moteur. Le liquide obtenu par ce mélange et présentant une température comprise entre les températures des deux liquides entrants s'écoule ensuite à travers la fenêtre 43 vers le refroidisseur d'huile de la boite de vitesses. La température du liquide mélangé est régulée, à une température pouvant être préfixée, à l'aide de la quantité de liquide de refroidissement venant du radiateur et de la quantité de liquide de refroidissement venant directement de la sortie du moteur et pénétrant à travers la soupape à coulisse 39, dans la chambre de mélange 42. Dans cette plage de température, la soupape formée par le siège 14 et l'obturateur 15 est complètement ouverte, de sorte que la régulation est assurée par l'élément thermostatique 31 et les soupapes 31, 32 et 39, 40 réglées par lui. Si l'élément thermostatique 33 vient à tomber en panne, le ressort de fermeture 38 maintient la soupape formée du siège 31 et de l'obturateur 32 en position fermée, de sorte que l'amenée de liquide de refroidissement refroidi est coupée. Dans ce cas, seulement du liquide de refroidissement échauffé s'écoule dans la chambre de mélange 42, mais ce liquide possède encore une température suffisante pour, au moyen du refroidisseur d'huile, refroidir l'huile d'une boîte automatique dans une mesure suffisante pour qu'une température maximale admissible, de 130 C par exemple, ne soit pas dépassée. Ce fonctionnement se poursuit tant qu'au moins l'un des deux éléments thermostatiques 18 ou 24 ne tombe pas en panne. Une situation critique est hautement improbable puisqu'une surchauffe ne pourrait se produire qu'en cas de défaillance des trois éléménts thermostatiques 18, 24 et 33. La figure 2 représente une vanne thermostatique dont la construction et le fonctionnement correspondent fondamentalement à ceux de la vanne thermostatique selon la figure 1, de sorte qu'on peut se référer à la description qui en précède et que les mêmes références ont été utilisées pour cette variante. La seule différence réside dans la réalisation des éléments de travail thermostatiques 18' et 24', lesquels sont coordonnés à la soupape constituée du siège 14 et de l'obturateur discoïde 15. Les deux éléments 18' et 24' possèdent en effet un boîtier métallique commun 45 qu'une cloison transversale 46 partage en deux chambres coordonnées chacune à un élément thermostatique, de sorte que deux éléments thermostatiques séparés sont logés dans le boîtier 45 commun. Exception faite de cette différence relative au boîtier 45, la construction des éléments 18' et 24' est par ailleurs identique à celle décrite précédemment. Une autre variante de réalisation, dont la structure correspond essentiellement à l'exemple selon la figure 1, prévoit la rotation de l'élément thermostatique 24 de 180 autour d'un axe horizontal. Dans ce cas, le piston 28 s'appuie sur le fond du boîtier 17, tandis que le boîtier 25 est appliqué dans ce cas contre la partie transversale médiane de l'étrier 30. REVENDICATIONS 1. Vanne thermostatique, en particulier pour une régulation de l'amenée de liquide de refroidissement au refroidisseur d'huile d'une boîte de vitesses, comprenant une première soupape, réglable au moyen d'un élément de travail thermostatique, qui régule l'amenée de liquide de refroidissement refroidi à une chambre de mélange, ainsi qu'une deuxième soupape, réglable au moyen d'un élément de travail thermostatique, qui régule l'amenée de liquide de refroidissement échauffé à la chambre de mélange, caractérisée en ce que deux éléments de travail thermostatiques (18, 18', 24, 24') sont coordonnés à la deuxième soupape (14, 15), qui attaquent dans le même sens un élément de soupape (15) déplaçable en vue de l'ouverture de la deuxième soupape. 2. Vanne thermostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux éléments de travail thermostatiques (18, 18', 24, 24') de la deuxième soupape (14, 15) sont placés coaxialement l'un derrière l'autre. 3. Vanne thermostatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la deuxième soupape contient un obturateur discoïde (15) chargé par un ressort de fermeture (16) et en liaison d'entraînement avec les deux éléments de travail thermostatiques (18, 18', 24, 24') dans le sens de l'ouverture. 4. Vanne thermostatique selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'obturateur discoide (15) est disposé coulissant et guidé sur un boîtier (17, 45) d'un des éléments de travail thermostatiques (18, 18'), et s'accroche par un rétrécissement (19) derrière un épaulement de ce boîtier (17, 45), et que l'obturateur discoide (15) est muni d'un étrier (30) attaqué par le second élément de travail thermostatique (24, 24'). 5. Vanne thermostatique selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les deux éléments de travail thermostatiques (18, 18', 24, 24') sont disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal à un axe, notamment à l'axe de la vanne. 6. Vanne thermostatique selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les deux éléments de travail thermostatiques (18, 24) sont appliqués l'un contre l'autre par les fonds de leurs boîtiers (17, 25). 7. Vanne thermostatique selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un boitier commun (45) est prévu pour les deux éléments de travail thermostatiques (18', 24'), qui est partagé par une cloison transversale (46) en deux chambres coordonnées chacune à un élément de travail thermostatique.