Brevet FR3041694A1 — publié le 20170331

VANNE A COMMANDE THERMOSTATIQUE MUNIE D'UN DISPOSITIF DE REDUCTION DE SECTION D'UN CONDUIT DE CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT [0001] L'invention porte sur une vanne à commande thermostatique munie d'un dispositif de réduction de section d'un conduit de circuit de refroidissement, ainsi que sur le circuit de refroidissement correspondant. [0002] De façon connue en soi, une vanne à commande thermostatique 1 d'un circuit de refroidissement 3, illustré en figure 1, est située entre un moteur thermique 5 et un circuit de radiateur 2. Le refroidissement d'un tel moteur 5 s'effectue au moyen d'un fluide de refroidissement 7 qui circule en circuit fermé à travers le moteur 5 et un radiateur de refroidissement, sous l'action d'une pompe. Le circuit de refroidissement 3 comprend de manière classique un conduit d'entrée 50 issu du moteur 5 débouchant dans la vanne à commande thermostatique 1 et un conduit 20 acheminant le fluide 7 depuis la vanne à commande thermostatique 1 vers le circuit de radiateur 2. Un conduit 30 du circuit de refroidissement 3 permet de court-circuiter le circuit de radiateur 2 lorsque le moteur 5 est froid. [0003] La vanne 1 commande la circulation du fluide de refroidissement 7 en fonction de la température du fluide de refroidissement 7. Plus précisément, tant que le moteur 5 est froid, la vanne 1 est commandée de manière à faire passer le fluide de refroidissement 7 à travers le conduit de déviation 30 sans traverser le circuit de radiateur 2. Lorsque le moteur 5 est chaud, la vanne 1 est alors commandée de telle façon que le fluide de refroidissement 7 passe à travers le circuit de radiateur 2 de manière à être refroidi par échange thermique avec de l'air frais. [0004] Par ailleurs, la vanne 1 alimente un aérotherme qui permet de chauffer l'habitacle du véhicule via un conduit 40 et son circuit 4. L'inconvénient d'une telle installation est que le débit de fluide de refroidissement 7 en direction de l'aérotherme n'est actuellement pas régulé. Or, lors de la conception d'un véhicule, un même moteur 5 associé à son circuit de refroidissement 3 avec sa propre vanne 1 est installé sur différents types de véhicule présentant des perméabilités différentes au niveau du circuit d'aérotherme 4. En conséquence, des disparités de prestation en termes de chauffage de l'habitacle existent notamment dans la phase de montée en température du moteur 5. 3041694 2 [0005] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant une vanne à commande thermostatique comprenant une entrée de fluide de refroidissement, une première sortie destinée à être en communication avec un circuit de radiateur, une deuxième sortie destinée à être en communication avec un conduit de déviation, et une 5 troisième sortie destinée à être en communication avec un circuit d'aérotherme, ladite vanne comportant en outre: - un premier clapet apte à sélectivement fermer ou ouvrir ledit circuit de radiateur, - un deuxième clapet apte à sélectivement fermer ou ouvrir le conduit de déviation configuré pour court-circuiter ledit circuit de radiateur, 10 caractérisée en ce qu'un dispositif de réduction de section du conduit de déviation est monté sur ledit deuxième clapet. [0006] L'invention permet ainsi de limiter le débit dans le conduit de déviation ce qui a pour effet d'augmenter le flux de fluide allant vers le circuit d'aérotherme. On s'affranchit ainsi des différentes perméabilités du circuit de l'aérotherme, ce qui a pour effet 15 d'améliorer les prestations de chauffage de l'habitacle pour n'importe quel type de véhicule automobile. [0007] Selon une réalisation, ladite vanne à commande thermostatique est apte à prendre un état parmi : - un premier état dans lequel l'ensemble formé par le dispositif de réduction de section et 20 le deuxième clapet est positionné à distance d'un siège de manière à assurer une ouverture complète du conduit de déviation, - un deuxième état dans lequel ledit dispositif de réduction de section est en appui sur ledit siège, de manière à assurer une limitation de débit dudit fluide de refroidissement vers ledit conduit de déviation, 25 - un troisième état dans lequel ledit deuxième clapet est en en appui sur ledit dispositif de réduction de section de manière à bloquer le passage du fluide de refroidissement vers ledit conduit de déviation. [0008] Selon une réalisation, le passage d'un état à un autre dépend d'une température du fluide de refroidissement. 30 [0009] Selon une réalisation, ledit dispositif de réduction de section comporte une plaque comprenant une ouverture calibrée en fonction d'un débit souhaité de fluide de refroidissement allant vers ledit circuit d'aérotherme. 3041694 3 [0010] Selon une réalisation, un diamètre de ladite ouverture est inférieur à un diamètre d'ouverture de ladite deuxième sortie destinée à être en communication avec ledit conduit de déviation. [0011] Selon une réalisation, ledit dispositif de réduction de section est monté libre en 5 translation sur ledit deuxième clapet. [0012] Selon une réalisation, ledit dispositif de réduction de section est monté sur le deuxième clapet par l'intermédiaire d'au moins deux barrettes venant se loger dans des ouvertures ménagées en périphérie dudit deuxième clapet. [0013] Selon une réalisation, un sertissage est réalisé aux extrémités des barrettes de 10 manière à créer une butée d'arrêt de déplacement du dispositif de réduction de section. [0014] Selon une réalisation, un élément élastique est situé entre ledit dispositif de réduction de section et ledit deuxième clapet. Ainsi, cela permet de maitriser la distance entre le dispositif de réduction de section et le clapet et permet en outre de s'assurer du bon positionnement du dispositif sur le siège lors d'une phase en 15 montée en température du moteur. [0015] L'invention a également pour objet un circuit de refroidissement d'un moteur thermique caractérisé en ce qu'il comporte une vanne à commande thermostatique telle que précédemment définie. [0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 20 l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0017] La figure 1, déjà décrite, est une représentation schématique d'un circuit de refroidissement comprenant un aérotherme; [0018] Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en éclatée et une vue en coupe 25 longitudinale d'un clapet de fermeture du conduit de déviation et d'un dispositif de réduction de section selon la présente invention; [0019] La figure 4 est une vue en coupe illustrant un premier état de la vanne à commande thermostatique selon la présente invention lors d'une phase où le moteur est froid; 3041694 4 [0020] La figure 5 est une vue en coupe illustrant un deuxième état de la vanne à commande thermostatique selon la présente invention lors d'une phase de montée en température du moteur; [0021] La figure 6 est une vue en coupe illustrant un troisième état de la vanne à 5 commande thermostatique selon la présente invention lors d'une phase où le moteur est chaud. [0022] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. [0023] La figure 4 montre une vanne à commande thermostatique 1 quatre voies 10 comprenant une entrée E de fluide de refroidissement 7 issu du moteur 5, une première sortie S1 destinée à être en communication avec un circuit de radiateur 2, une deuxième sortie S2 destinée à être en communication avec un conduit de déviation 30, et une troisième sortie S3 destinée à être en communication avec un circuit d'aérotherme 4. L'aérotherme permet de chauffer l'habitacle du véhicule. 15 [0024] La vanne thermostatique 1 comprend un thermostat 10 constitué par un organe actif sensible à la température qui agit, via la tige de commande 70, sur un premier clapet 12 et un deuxième clapet 13 disposés l'un à l'opposé de l'autre. Le premier clapet 12 est apte à sélectivement ouvrir ou fermer le conduit 20 du circuit de radiateur 2. [0025] Le deuxième clapet 13 est associé à un dispositif de réduction de section 100, 20 illustré en figure 2 et 3. En l'occurrence, le dispositif 100 se présente sous la forme d'une plaque 101 comportant centralement une ouverture calibrée 103 plus petite que le diamètre du conduit 30 de déviation. Cette réduction de diamètre permet de limiter le débit de fluide de refroidissement 7 passant par le conduit 30 de déviation. En variante, le dispositif de réduction de section 100 prend par exemple la forme d'un cylindre avec des 25 ouvertures 103 calibrées ou encore la forme d'un cône tronqué. Toute autre forme permettant la réduction de la section du conduit de déviation 30 pourra être envisageable. [0026] Le montage du dispositif 100 sur le clapet 13 est réalisé à l'aide de barrettes 102, issues de la plaque 101 venant se loger dans des ouvertures 104 ménagées sur la périphérie du clapet 13. La plaque 101 est montée libre en translation sur le clapet 13. Un 30 sertissage en bout des barrettes 102 permet de former une butée d'arrêt du déplacement du dispositif 100 par rapport au clapet 13. En variante, le montage pourra bien entendu 3041694 5 être inversé, c'est-à-dire que les barrettes 102 pourront être issues de la périphérie du clapet 13 et les ouvertures 104 correspondantes réalisées sur le dispositif 100. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, on utilise quatre barrettes 102. Dans tous les cas, on utilisera de préférence au moins deux barrettes 102. 5 [0027] Un élément élastique 105, prenant par exemple la forme d'un ressort de compression, est positionné entre le clapet 13 et la plaque 101. Cet élément élastique 105 permet à la fois de maîtriser la distance entre le clapet 13 et la plaque 101 et de s'assurer du bon positionnement du dispositif de réduction de section 100 par rapport au conduit de déviation 30 et notamment par rapport à un siège 11 ménagé dans le corps de vanne 15. 10 [0028] Par ailleurs, les clapets 12 et 13 sont solidaires de la tige de commande 70, laquelle est mobile en translation par rapport au corps de vanne 15. A cet effet, la tige 70 est mobile via un système de type piston/cylindre suivant lequel le piston 65 présente d'une part une extrémité fixe par rapport à une structure 61 solidaire du corps 15 et d'autre part une deuxième extrémité pénétrant à l'intérieur d'une chambre 66 ménagée dans la 15 tige 70 et remplie d'un matériau sensible à la température, telle qu'une cire. [0029] On décrit ci-après en référence avec les figures 4 à 6 le fonctionnement de la vanne 1 pouvant prendre plusieurs états en fonction de la température du fluide de refroidissement 7. [0030] Plus précisément, dans une phase où le moteur 5 est froid (cf. figure 4), la 20 température du fluide de refroidissement 7 ne permet pas de dilater le matériau actif contenu dans la chambre 66. Le piston 65 est alors rentré dans la chambre 66 de telle façon que le clapet 12 est en appui contre le siège formé par la structure fixe 61. Par ailleurs, le clapet 13 ainsi que le dispositif de réduction de section 100 se trouvent tous les deux à distance du siège 11. Par conséquent, tout le débit du fluide de refroidissement 7 25 passe par le conduit de déviation 30 et le conduit 40 vers le circuit d'aérotherme 4 sans traverser le circuit de radiateur 2. Dans ce premier état de la vanne 1, le dispositif 100 de réduction de la section du conduit 30 de déviation n'est donc pas sollicité, ce qui assure une ouverture complète du conduit de déviation 30. [0031] Dans une phase de montée en température du moteur 5 (cf. figure 5), la montée 30 en température du fluide de refroidissement 7 commence à dilater en partie le matériau actif contenu dans la chambre 66, ce qui a pour effet de déplacer la tige 70 suivant l'axe X de manière à faire sortir en partie le piston 65 de la chambre 66. Le clapet 12 s'écarte 3041694 6 alors légèrement de son siège de manière à ouvrir le circuit de radiateur 2. En outre, le clapet 13 muni du dispositif 100 se déplace jusqu'à ce que le dispositif 100 soit en appui sur le siège 11. Ce deuxième état de la vanne 1 permet d'autoriser le passage du fluide 7 dans tous les conduits 20, 30, 40. La présence du dispositif 100 de réduction de section 5 limite le débit de fluide de refroidissement 7 dans le conduit de déviation 30. On augmente ainsi le flux de fluide de refroidissement 7 allant vers le circuit d'aérotherme 4, ce qui améliore la prestation de chauffage de l'habitacle. [0032] Dans une phase où le moteur 5 est chaud (cf. figure 6), la température du fluide de refroidissement 7 dilate le matériau actif contenu dans la chambre 66, ce qui a pour 10 effet de déplacer la tige 70 suivant l'axe X de sorte que le clapet 13 comprime le ressort 105 de façon à venir en butée contre le dispositif de réduction de section 100 en appui sur le siège 11. Dans ce troisième état de la vanne 1, le clapet 13 interdit tout passage de fluide 7 par le conduit de déviation 30. Ainsi, le fluide de refroidissement 7 entrant dans le corps de vanne 15 par le conduit 50 ne peut s'échapper que par le conduit 20 du circuit de 15 radiateur 2 et par le conduit 40 relié au circuit d'aérotherme 4. Par conséquent, tout le débit du fluide 7 traverse le circuit de radiateur 2 et le circuit d'aérotherme 4. Dans cet état, le dispositif 100 n'est pas sollicité. REVENDICATIONS: 1. Vanne à commande thermostatique (1) comprenant une entrée (E) de fluide de refroidissement (7), une première sortie (S1) destinée à être en communication avec un circuit de radiateur (2), une deuxième sortie (S2) destinée à être en communication avec un conduit de déviation (30), et une troisième sortie (S3) destinée à être en communication avec un circuit d'aérotherme (4), ladite vanne (1) comportant en outre: - un premier clapet (12) apte à sélectivement fermer ou ouvrir ledit circuit de radiateur, - un deuxième clapet (13) apte à sélectivement fermer ou ouvrir le conduit de déviation (30) configuré pour court-circuiter ledit circuit de radiateur (2), caractérisée en ce qu'un dispositif de réduction de section (100) du conduit de déviation (30) est monté sur ledit deuxième clapet (13). 2. Vanne à commande thermostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite vanne à commande thermostatique est apte à prendre un état parmi : - un premier état dans lequel l'ensemble formé par le dispositif de réduction de section (100) et le deuxième clapet (13) est positionné à distance d'un siège (11) de manière à assurer une ouverture complète du conduit de déviation (30), - un deuxième état dans lequel ledit dispositif de réduction de section (100) est en appui sur ledit siège (11), de manière à assurer une limitation de débit dudit fluide de refroidissement vers ledit conduit de déviation (30), - un troisième état dans lequel ledit deuxième clapet (13) est en en appui sur ledit dispositif de réduction de section (100) de manière à bloquer le passage du fluide de refroidissement (7) vers ledit conduit de déviation (30). 3. Vanne à commande thermostatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le passage d'un état à un autre dépend d'une température du fluide de refroidissement (7). 4. Vanne à commande thermostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit dispositif de réduction de section (100) comporte une plaque (101) comprenant une ouverture (103) calibrée en fonction d'un débit souhaité de fluide de refroidissement (7) allant vers ledit circuit d'aérotherme (4). 5. Vanne à commande thermostatique selon la revendication 4, caractérisée en ce que un diamètre de ladite ouverture (103) est inférieur à un diamètre d'ouverture de ladite 3041694 8 deuxième sortie (S2) destinée à être en communication avec ledit conduit de déviation (30). 6. Vanne à commande thermostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit dispositif de réduction de section (100) est monté libre 5 en translation sur ledit deuxième clapet (13). 7. Vanne à commande thermostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit dispositif de réduction de section (100) est monté sur le deuxième clapet (13) par l'intermédiaire d'au moins deux barrettes (102) venant se loger dans des ouvertures (104) ménagées en périphérie dudit deuxième clapet (13). 10 8. Vanne à commande thermostatique selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un sertissage est réalisé aux extrémités des barrettes (102) de manière à créer une butée d'arrêt de déplacement du dispositif de réduction de section (100). 9. Vanne à commande thermostatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un élément élastique est situé entre ledit dispositif de 15 réduction de section (100) et ledit deuxième clapet (13). 10. Circuit de refroidissement (3) d'un moteur thermique (5) caractérisé en ce qu'il comporte une vanne à commande thermostatique (1) telle que définie selon l'une quelconque des revendications précédentes.