FR2919704A1 - Vanne thermostatique a manchon,moteur thermique associe a un circuit de refroidissement comportant une telle vanne,et procede de fabrication d'un manchon pour une telle vanne - Google Patents

Abstract

La vanne thermostatique (10) comporte, d'une part, un manchon mobile (30) de régulation de la circulation du fluide à travers le corps de vanne (20), ce manchon coopérant par contact avec des sièges fixes (25B, 26A, 27A) pour couper des écoulements de fluide entre des orifices (21, 22, 23) délimités par le corps de vanne, et, d'autre part, un élément thermostatique (40) comprenant une partie fixe (42) reliée de manière fixe au corps de vanne et une partie mobile (41) déplaçable en translation suivant la direction de l'axe (X-X) du manchon sous l'effet d'une variation de volume d'une matière thermodilatable, le manchon étant lié cinématiquement à la partie mobile de manière que le déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe commande le déplacement du manchon par rapport aux sièges. Pour améliorer l'étanchéité du contact entre manchon et sièges, le manchon comporte un corps tubulaire (31) en une matière thermoplastique, pourvu de garnitures d'étanchéité périphériques (32, 33, 34) en un élastomère, adaptées pour coopérer par contact étanche avec les sièges.

Description

VANNE THERMOSTATIQUE A MANCHON, MOTEUR THERMIQUE ASSOCIE A UN CIRCUIT DE

REFROIDISSEMENT COMPORTANT UNE TELLE VANNE, IET PROCEDE DE FABRICATION D'UN MANCHON POUR UNE TELLE VANNE La présente invention concerne une vanne thermostatique pour un circuit de circulation de fluide, notamment de fluide de refroidissement pour un moteur thermique, ainsi qu'un moteur thermique associé à un tel circuit de circulation de fluide de refroidissement. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un manchon pour une telle vanne. Les vannes pourvues d'un manchon de régulation commandé en déplacement par un élément thermostatique équipent typiquement des circuits de refroidissement associés à des moteurs thermiques de fortes cylindrées, notamment ceux utilisés dans les camions et certains véhicules automobiles, pour lesquels les débits de fluide de refroidissement nécessaires à leur fonctionnement sont plus élevés que ceux rencontrés pour des moteurs thermiques de cylindrés plus faibles, pour lesquels les vannes thermostatiques utilisées sont à clapets. En effet, l'utilisation d'un manchon permet généralement de disposer d'un obturateur dit équilibré, c'est-à-dire un obturateur pour lequel la différence des pressions régnant de part et d'autres de la paroi du manchon est sensiblement nulle suivant la direction de déplacement du manchon par l'élément thermostatique, cette direction correspondant en pratique à la direction axiale du manchon. A l'opposé, dans une vanne thermostatique à clapet, ce dernier s'étend dans un plan perpendiculaire à la direction de déplacement du clapet par l'élément thermostatique, de sorte que la différence de pression régnant de part et d'autre du clapet suivant cette direction atteint de fortes valeurs, notamment lorsque la circulation de fluide est interrompue par le clapet. L'énergie nécessaire pour décoller un tel clapet de son siège s'avère alors souvent importante et ce d'autant plus que le débit de fluide à réguler est important et venant dans le sens de fermeture du clapet.

En pratique, au sein d'une vanne thermostatique, le manchon de régulation est de nature métallique et est utilisé conjointement à un ou plusieurs sièges contre lesquels le manchon est appuyé selon ses positions dans le corps de la vanne. Ces sièges sont fixes par rapport au corps de vanne, en étant constitué soit de pièces rapportées fixement à l'intérieur du corps de vanne, soit par des parties de paroi de ce corps de vanne. Dans tous les cas, un écoulement de fluide peut alors être régulé par l'écartement relatif entre le manchon et le ou l'un de ces sièges, cet écoulement étant en principe coupé lorsque le manchon est appuyé contre le siège. Cependant, en pratique, le contact manchon/siège laisse passer des fuites, en raison des tolérances de dimensionnement du corps de vanne et de la nature métallique du manchon, en particulier lorsque le contact manchon/siège est un contact de nature métal/métal. Pour renforcer l'étanchéité du contact entre le manchon et le siège en vue de limiter ces fuites, il est connu soit de rôder les zones de surface du manchon et du siège venant en contact, soit de surmouler le siège avec du caoutchouc. Toutefois, un tel rodage et un tel surmoulage sont des opérations onéreuses et sont souvent difficiles à rendre compatibles, d'un point de vue technique, avec l'environnement du siège, selon notamment l'intégration du manchon de régulation dans des corps de vanne à géométries spécifiques. Dans ces conditions, les fuites des contacts manchon/siège sont bien souvent tolérées en l'état. Le but de la présente invention est de proposer une vanne thermostatique à manchon, dont l'étanchéité est améliorée au niveau du contact entre le manchon et son ou ses sièges d'appui, tout en étant économique et facile à fabriquer. A cet effet, l'invention à pour objet une vanne thermostatique pour un circuit de circulation de fluide, notamment de fluide de refroidissement pour un moteur thermique, comportant : - un corps de vanne délimitant des orifices pour l'entrée et la sortie d'un fluide circulant à travers le corps de vanne, - un rnanchon de régulation de la circulation du fluide à travers le corps de vanne, ce manchon définissant un axe central longitudinal, étant mobile par rapport au corps de vanne et coopérant par contact avec au moins un siège, fixe par rapport au corps de vanne, pour couper un écoulement de fluide entre deux des orifices, et - un élément thermostatique contenant une matière thermodilatable et comprenant, d'une part, une partie fixe reliée de manière fixe au corps de vanne et, d'autre part, une partie mobile déplaçable en translation par rapport à la partie fixe suivant la direction de l'axe du manchon sous l'effet d'une variation de volume de la matière thermodilatable, le manchon étant lié cinématiquement à la partie mobile de manière que le déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe suivant la direction de l'axe du manchon commande le déplacement du manchon par rapport au(x) siège(s), caractérisé en ce que le manchon comporte un corps tubulaire en une matière thermoplastique, pourvu d'au moins une garniture d'étanchéité périphérique en un élastomère, adaptée pour coopérer par contact étanche avec le ou l'un des sièges. L'idée à la base de l'invention est de remplacer les manchons métalliques relevant de l'art antérieur, par un manchon constitué essentiellement, voire exclusivement, de deux matières plastiques. Ainsi, conformément à l'invention, le corps principal tubulaire du manchon est constitué d'une matière thermoplastique, éventuellement chargée de fibres de renfort, cette matière thermostatique ayant l'avantage d'être économique. En outre, un élastomère est utilisé pour constituer une ou plusieurs garnitures d'étanchéité périphériques, directement sur le corps du manchon.

Un tel élastomère présente l'avantage d'être souple et de ménager ainsi une zone de contact déformable avec le ou l'un des sièges fixes de la vanne. Par rapport à un manchon métallique relevant de l'art antérieur, le manchon conforme à l'invention établit avec son ou chacun de ses sièges un contact significativement plus étanche.

La nature biûmatières plastiques du manchon selon l'invention se révèle facile et économique à fabriquer : en choisissant une matière thermoplastique et un élastomère injectables, ces deux matières plastiques peuvent être successivement injectées pour respectivement mouler le corps et la ou les garnitures d'étanchéité du manchon. En pratique, les deux injections sont avantageusement effectuées dans un même moule, par une même machine d'injection. En choisissant une matière thermoplastique et un élastomère supportant la nature du fluide régulé ainsi que la plage de température de fonctionnement de la vanne, le fait que le manchon soit constitué de matières plastiques ne limite pas la longévité de la vanne : d'un côté, comme expliqué plus haut, le manchon est utilisé en tant qu'obturateur équilibré, ce qui limite les contraintes mécaniques qui lui sont appliqués en service, et, de l'autre côté, la forme géométrique du corps du manchon peut être facilement conçue pour supporter au mieux ces contraintes mécaniques, l'épaisseur de sa paroi pouvant être localement augmentée le cas échéant. De manière particulièrement avantageuse, la matière thermostatique et l'élastomère constituant respectivement le corps et la ou les garnitures d'étanchéité du manchon sont choisis pour adhérer l'un à l'autre par un effet chimique, physique et/ou physico-chimique. Grâce à cette disposition, l'interface entre le corps et la ou chaque garniture d'étanchéité du manchon présente un niveau de résistance particulièrement élevé, sans recourir à des aménagements structurels coûteux et compliqués, tels que le fait de rapporter des pièces d'assemblage supplémentaires. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de la vanne conforme à l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'élastomère constituant le ou les garnitures d'étanchéité est du silicone ; - la ou l'une des garnitures d'étanchéité est agencée à une première extrémlité axiale du corps du manchon pour être pressée, par le corps du manchon lors de son déplacement, contre une surface d'appui délimitée par le ou un premier des sièges et s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du manchon ; - la ou l'une des garnitures d'étanchéité est agencées au moins partiellement autour d'une partie courante du corps du manchon pour coulisser, par entraînement par le corps du manchon lors de son déplacement, en contact étanche contre une surface d'appui délimitée par le ou un deuxième des sièges et présentant une forme sensiblement cylindrique centrée sur l'axe du manchon ; - la ou l'une des garnitures d'étanchéité est agencée à une seconde extrémité axiale du corps du manchon pour être engagée, par entraînement par le corps du manchon lors de son déplacement, en contact étanche contre une surface d'appui délimitée par le ou un troisième des sièges et présentant une forme au moins partiellement tronconique, centrée sur l'axe du manchon et convergente à l'opposé du reste du corps du manchon ; - la surface d'appui délimitée par le troisième siège et la garniture d'étanchéité associée sont dimensionnées relativement, dans la direction de l'axe du manchon, pour maintenir entre elles un contact étanche pendant l'entraînement du corps du manchon sur une surcourse de la partie mobile de l'élément thermostatique, vis-à-vis de la course nécessaire et suffisante de cette partie mobile pour entraîner le manchon par rapport au troisième siège de manière à faire passer le débit de fluide circulant entre le manchon et ce troisième siège d'une valeur strictement positive à une valeur nulle. L'invention a également pour objet un moteur thermique associé à un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement du moteur, lequel circuit comporte des moyens d'entraînement du fluide, des moyens d'échange thermique, tels qu'un radiateur, aptes à refroidir le fluide, et une vanne telle que définie ci-dessus, ainsi que des moyens de raccordement entre la vanne et le moteur thermique, adaptés pour, en fonction de la position du manchon de régulation, envoyer au moins une partie du fluide de refroidissement vers le moteur après qu'elle ait traversé les moyens d'échange thermique.

Grâce à la bonne étanchéité entre le manchon et le ou les sièges au sein de la vanne, le moteur conforme à l'invention présente des performances de fonctionnement remarquables, tout en étant particulièrement économique à fabriquer en ce qui concerne la vanne de son circuit de refroidissement. Suivant un mode de réalisation avantageux, le corps de la vanne est au moins partiellement constitué d'une partie de la culasse du moteur. L'invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d'un manchon pour une vanne telle que définie ci-dessus, dans lequel on injecte successivement une matière thermoplastique pour mouler le corps du manchon et un élastomère pour mouler la ou les garnitures d'étanchéité suivant la périphérie de ce corps. Ce procédé permet d'obtenir de manière économique et rapide le manchon prêt à être assemblé aux autres composants de la vanne. Suivant une disposition particulièrement avantageuse d'un point de vue économique et pratique, l'injection de la matière thermoplastique et l'injection de l'élastomère sont effectuées dans un même moule, en sortie duquel on dispose du manchon prêt à être assemblé aux autres composants de la vanne. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - les figures 1 à 3 sont des coupes longitudinales d'un premier mode de réalisation d'une vanne conforme à l'invention, ces figures illustrant respectivement trois configurations de fonctionnement différentes de la vanne ; - la figure 4 est une vue en perspective d'une demi-coupe longitudinale du rnanchon appartenant à la vanne des figures 1 à 3 ; et - les figures 5 à 8 sont des vues respectivement analogues aux figures 1 à 4, illustrant un second mode de réalisation de la vanne conforme à l'invention. Sur les figures 1 à 3 est représentée une vanne 10 adaptée pour réguler la circulation d'un fluide entrant dans le corps 20 de la vanne par un orifice 21 et ressortant de ce corps par l'un et/ou l'autre d'orifices 22 et 23 après avoir traversé une chambre de régulation 24 dans laquelle, d'une part, les orifices 21, 22 et 23 débouchent et, d'autre part, un manchon mobile 30 et un élément thermostatique 40 de commande en déplacement de ce manchon sont agencés. La vanne 10 est par exemple utilisée dans un circuit de refroidissement d'un moteur de camion : le liquide de refroidissement, qui circule dans ce circuit sous l'action d'une pompe d'entraînement, est envoyé du moteur à l'orifice 21 pour alimenter la vanne qui, en fonction de la température du fluide comme expliqué en détail ci-après, régule ce fluide entrant en l'envoyant, tout ou partie, vers l'orifice 22 raccordé à une voie de retour direct vers le moteur, appelée couramment voie de by-pass , et/ou vers l'orifice 23 raccordé à une voie qui, avant de retourner au moteur, traverse un échangeur thermique, tel qu'un radiateur, qui refroidit le liquide.

Ici, le corps de vanne 20 est constitué par la culasse du moteur précité, étant entendu que l'orifice 23, qui, d'un côté débouche dans la chambre 24, débouche du côté opposé dans une conduite rapportée, non représentée, assemblée fixement au corps de vanne. Le manchon 30 présente une forme globale tubulaire, centrée sur un axe longitudinal X-X. Il est agencé dans la chambre 24 de sorte que les débouchés dans la chambre des orifices 21 et 23 sont globalement centrés sur l'axe X-X, tandis que l'orifice 22 débouche dans la chambre 24 de manière radiale à cet axe. Comme bien visible sur la figure 4, le manchon 30 comporte un corps principal monobloc 31 essentiellement tubulaire, centré sur l'axe X-X et présentant une paroi pleine sur toute sa périphérie. Le manchon comporte également trois garnitures d'étanchéité 32, 33 et 34 s'étendant chacune sur toute la périphérie de son corps 31. La garniture d'étanchéité 32 est agencée au niveau d'une extrémité axiale 35 du corps 31, qui est tournée vers l'orifice 23 dans la configuration assemblée de la vanne 10. Plus précisément, la garniture 32 est logée dans un évidement complémentaire délimité par l'extrémité de manchon 35 de manière qu'une partie de la garniture s'étend en saillie, suivant l'axe X-X, depuis le chant de l'extrémité 35.

La garniture d'étanchéité 33 est agencée au niveau de l'autre extrémité 36 du manchon 30. Cette garniture est elle aussi logée dans un évidement complémentaire délimité par l'extrémité 36, mais, à la différence de la garniture d'étanchéité 32, une partie de la garniture 33 s'étend en saillie à l'extérieur de cet évidement suivant une direction radiale à l'axe X-X, vers l'extérieur du corps 31. Par ailleurs, à la différence de la garniture 32 dont la partie saillante présente, en coupe transversale, un profil essentiellement convexe, la partie saillante de la garniture 33 présente, en coupe transversale, un profil en forme de V orienté perpendiculairement à l'axe X-X, de telle sorte que cette partie saillante de garniture forme deux lèvres d'étanchéité 33A et 33B qui s'étendent chacune en longueur suivant une direction périphérique à l'axe X-X, de manière centrée sur cet axe, et qui sont disposées l'une au dessus de l'autre suivant la direction de cet axe.

La garniture d'étanchéité 34 est agencée au niveau de la partie courante 37 du corps 31, en entourant une portion de cette partie courante. Cette portion est reliée au reste de la partie courante 37 en formant, du côté de l'extrémité 35i, un épaulement extérieur, contre lequel est disposée une extrémité axiale de la garniture 34. A son extrémité axiale opposée, la garniture 34 présente, en coupe transversale, un profil en forme de V orienté dans la direction de l'axe X-X, de manière que cette extrémité de la garniture forme deux lèvres d'étanchéité 34A et 34B qui s'étendent chacune suivant une direction périphérique à l'axe X-X, en étant centrées sur cet axe, et qui sont disposées l'une à l'intérieur de l'autre suivant une direction radiale à l'axe X-X. Le corps 31 est constitué d'une matière thermoplastique, telle que du polyamide, éventuellement renforcée par des fibres, tels que des fibres de verre. Les garnitures d'étanchéité 32, 33 et 34 sont, quant à elles, constituées d'un élastomère, de préférence du silicone.

En pratique, la matière thermoplastique constituant le corps 31 et l'élastomère constituant les garnitures 32, 33 et 34 sont choisis : - pour supporter sans endommagement la nature du fluide régulé par la vanne 10, ainsi que la plage des températures de fonctionnement cle la vanne, - pour être moulés par injection, et - avantageusement, pour adhérer l'un à l'autre par un effet chimique, physique et/ou physico-chimique, de telle sorte que les garnitures 32, 33 et 34 sont naturellement liées fermement au corps 31, sans utiliser d'aménagement additionnel, notamment sans rapporter de pièces d'assemblage supplémentaires. Ainsi, pour fabriquer le manchon 30, la matière thermoplastique et l'élastomère sont successivement injectés dans un moule pour former respectivement le corps 31 et les garnitures 32, 33 et 34. En pratique, pour obtenir en sortie d'un unique moule le manchon prêt à être assemblé aux autres composants de la vanne 10, une même machine d'injection comporte une unité d'injection de la matière thermoplastique et une unité distincte d'injection de l'élastomère, ces deux unités étant actionnées de manière successive. En variante, deux machines d'injection distinctes peuvent être successivement utilisées, ce qui allonge cependant la fabrication du manchon. Dans tous les cas, en sortie de moule après l'injection de l'élastomère, aucune opération additionnelle de re-surfaçage ou de surmoulage n'est à mettre en oeuvre pour donner au manchon 30 ses caractéristiques d'étanchéité vis-à-vis du corps de vanne 20. Comme indiqué plus haut, l'élément thermostatique 40 commande les déplacements du manchon 30 par rapport au corps de vanne 20, à l'intérieur de la chambre de régulation 24. A cet effet, cet élément thermostatique comporte, d'une part, une coupelle thermoconductrice 41 contenant une matière thermodilatable, telle qu'une cire, et une tige 42 à même de se déployer et de s'escamoter, par translation suivant la direction longitudinale de la tige, vis-à-vis de l'intérieur de la coupelle 41 sous l'effet d'une variation de volume de la matière thermodilatable.

L'élément thermostatique 40 est agencé dans la chambre 24 de manière que sa tige 42 occupe une position fixe par rapport au corps de vanne 20, en étant prévue en appui fixe contre une tôle emboutie fixe 25 disposée en travers de l'orifice 23. La tôle 25 est globalement centrée sur l'axe X-X et occupe la totalité de l'orifice 23. Elle inclut un bord périphérique extérieur 25A solidarisé fixement à la paroi du corps de vanne 20, qui délimite l'orifice 23. La tige 42 étant en appui fixe contre la zone centrale de la tôle 25, la coupelle 41 s'étend en longueur dans la chambre 24 en étant globalement centrée sur l'axe X-X du manchon 30, cette coupelle et ce manchon étant solidarisés l'un à l'autre par des branches transversales 38 venues de matière avec le corps 31 et reliant la face intérieure de ce corps à la coupelle 41. Comme visible sur la figure 4, les branches 38 sont régulièrement réparties autour de l'axe X-X, en délimitant entre elles des espaces libres permettant la circulation de fluide suivant la direction de l'axe X-X. Comme la tige 42 occupe une position fixe par rapport au corps de vanne 20, on comprend que, lors de la variation du volume de la matière thermodilatable contenue dans la coupelle 41, cette coupelle se déplace en translation suivant l'axe X-X par rapport au corps de vanne, en entraînant le manchon 30 dans un mouvement de translation identique. La vanne 10 comporte également un ressort 50 de rappel de la coupelle 41 vers la tige 42. Avantageusement, ce ressort 50 forme une spirale centrée sur l'axe X-X et entourant la coupelle 41, de telle sorte qu'une extrémité 51 du ressort prend appui sur les branches d'un étrier rigide 52 solidaire de la tige 42, tandis que l'extrémité opposée 53 du ressort prend appui sur une partie épaulée de la coupelle 41, avec interposition d'un anneau 39 en matière thermoplastique qui relie les unes aux autres les extrémités intérieures des branches 38, en étant venu de matière avec ces branches. Les contraintes mécaniques appliquées par le ressort 50 à l'anneau 39 sont supportées pour l'essentiel par la partie épaulée de la coupelle 41, ce qui limite la sollicitation mécanique de l'anneau et, par là, son risque de rupture. En fonctionnement, le déploiement et l'escamotage de la tige 42 dans la coupelle 41 dépendent de la température du fluide alimentant l'orifice 21 : lorsque la température de ce fluide augmente, la vanne occupe successivement les trois configurations illustrées respectivement aux figures 1,2et3. Sur la figure 1, la température du fluide entrant dans la chambre 24 par l'orifice 21 est inférieure à la température d'activation de l'élément thermostatique 40, de sorte que la tige 42 est pour l'essentiel escamotée à l'intérieur de la coupelle 41. Le manchon 30 ferme alors de manière étanche l'orifice 23, par coopération avec la tôle 25. Plus précisément, l'extrémité 35 du corps 31 est appuyée contre une partie périphérique intermédiaire de la tôle 25, qui forme un siège 25B d'appui pour cette extrémité de manchon 35. La garniture d'étanchéité 32 est alors pressée par le corps 31 contre une surface correspondante 25C que le siège 25B délimite dans un plan perpendiculaire à l'axe X-X. Comme la partie saillante de la garniture 32 s'étend dans le prolongement axial du corps 31, cette garniture est efficacement comprimée selon la direction de l'axe X-X entre le corps 31 et le siège 25B, ce qui coupe de manière étanche l'écoulement de fluide entre le manchon et ce siège. En particulier, le fluide provenant de l'orifice 21 et admis à l'intérieur du manchon 30, en circulant entre les branches 38, est empêché de franchir le siège 25B pour atteindre des ouvertures traversantes 25E1 délimitées par la tôle 25 entre sa partie formant le siège 25B et son bord extérieur 25A. Toujours clans la configuration de la vanne 10 illustrée à la figure 1, le fluide entrant dans la vanne est également empêché d'atteindre les ouvertures 25D en contournant extérieurement le manchon 30 grâce à la garniture d'étanchéité 34. Pour ce faire, cette garniture 34 est appuyée, radialement à l'axe X-X, contre un siège 26A formé par une extrémité axiale étranglée d'un collier tubulaire 26 à paroi pleine sur toute sa périphérie, agencé fixement dans la chambre 24 de manière centrée sur l'axe X-X, en étant notamment solidarisé au corps de vanne 20 au niveau de son extrémité axiale opposée. Le siège 26A délimite une surface intérieure 26B sensiblement cylindrique centrée sur l'axe X-X, contre laquelle la garniture d'étanchéité 34 est pressée, suivant une direction radiale à l'axe X-X, par le corps de manchon 31. Avantageusement, par un effet d'élasticité de l'élastomère constituant la garniture 34, les lèvres 34A et 34B tendent normalement à s'écarter l'une de l'autre suivant une direction radiale à l'axe X-X, ce qui renforce l'étanchéité du contact de la garniture 34 avec la surface 26B.

Ainsi, dans la configuration de la vanne 10 illustrée à la figure 1, tout le fluide admis dans la chambre 24 à travers l'orifice 21 sort de cette chambre par l'orifice 22, comme indiqué par les flèches FI, tandis que les ouvertures 25D, qui forment les seuls passages ouverts pour le fluide au niveau de l'orifice 23, sont isolées de manière étanche de la chambre 24 par les garnitures d'étanchéité 32 et 34. Ainsi, dans le cas de l'utilisation de la vanne 10 dans un circuit de refroidissement décrite plus haut, tout le liquide de refroidissement provenant du moteur est renvoyé au moteur par la voie de by-pass , la voie du circuit traversant le radiateur n'étant pas alimentée. Lorsque la température du fluide alimentant l'orifice 21 augmente, la tige 42 se déploie par rapport à la coupelle 41, ce qui entraîne cette dernière et le manchon 30 solidaire de celle-ci en translation suivant l'axe X-X en direction de l'orifice 21, jusqu'à ce que la vanne 10 se trouve dans la configuration illustrée à la figure 2. Dans cette configuration, l'extrémité 35 du manchon 30 est écartée axialement du siège 25B, de sorte que le fluide admis à l'intérieur du manchon 30 à travers les branches 38 sort de la vanne 10 par l'orifice 23, via les ouvertures 25D, comme indiqué par les flèches F2. Dans le même temps, le fluide entrant dans la chambre 24 est empêché d'atteindre l'orifice 22 par la garniture d'étanchéité 33 : la positon translatée du manchon 30 est telle que l'extrémité 36 du manchon s'étend au travers de l'orifice 21 de manière que la garniture 33 est pressée contre la paroi 27 du corps 20 délimitant l'orifice 21, cette paroi formant ainsi un siège 27A d'appui pour l'extrémité de manchon 36. Cette paroi formant le siège 27A délimite, sur son côté tourné vers la chambre 24, une surface tronconique 27B, centrée sur l'axe X-X et convergente en direction opposée à la chambre 24. La garniture 33 est ainsi appuyée de manière étanche contre cette surface 27B, étant remarqué que, avantageusement, par un effet d'élasticité de l'élastomère constituant cette garniture, tendant à écarter l'une de l'autre les lèvres 33A et 33B, la lèvre 33A opposée à la chambre 24 est efficacement plaquée contre la surface 27B. Lors de la translation du manchon 30 lorsque la vanne passe de sa configuration de la figure 1 à celle de la figure 2, la garniture d'étanchéité 34 coulisse contre la surface d'appui 26B du siège 26A, jusqu'à, le cas échéant, se désengager cle ce siège, au profit de, directement, la face extérieure de la partie courante 37 du manchon, ce qui peut laisser passer des fuites de fluide, acceptables, dans l'orifice 22. Ainsi, pour ce qui concerne le circuit de refroidissement équipé de la vanne 10, l'alimentation de la voie de by-pass diminue fortement au profit de celle de la voie traversant le radiateur, en vue de refroidir le liquide de refroidissement échauffé.

Si la température du fluide alimentant l'orifice 21 continue d'augmenter, le déploiement de la tige 42 par rapport à la coupelle 41 se poursuit sur une surcourse, c'est-à-dire sur un déplacement supplémentaire à celui nécessaire et suffisant pour entraîner le manchon 30, depuis une position écartée du siège 27A, dans laquelle du fluide peut circuler entre le manchon et ce siège, à la position appuyée contre ce siège, illustrée à la figure 2, dans laquelle le débit de fluide circulant entre le manchon et le siège devient nul. Le manchon 30 se trouvant ainsi translaté lui-aussi de cette surcourse, son extrémité 36 s'engage alors dans le siège 27A, comme représenté sur la figure 3. Cet engagement est possible par déformation de la garniture d'étanchéité 33 contre la surface tronconique 27B, cette dernière induisant un effeir de centrage de l'extrémité du manchon 36 à l'intérieur du siège 27A. Du côté opposé à la chambre 24, la surface tronconique 27B est ici prolongée par une surface cylindrique 27Ccentrée sur l'axe X-X, pour ne pas déformer radialement la garniture 33 au-delà de ses capacités élastiques. En pratique, on comprend que le siège 27A et la garniture 33 sont dimensionnés l'un par rapport à l'autre, suivant la direction de l'axe X-X, pour maintenir un contact étanche sur toute la surcourse. Ici, comme la garniture 33 est bien plus petite, suivant l'axe X-X, que le siège 27A, la dimension de ce dernier est prévue au moins égale à la valeur de la surcourse, avec une majoration de sécurité. Grâce à cet agencement, aucun système mécanique de reprise de la surcourse n'est à intégrer à la vanne 10, limitant le nombre de composants de cette vanne e.t réduisant son temps d'assemblage.

Sur les figures 5 à 7 est représentée une vanne 110 correspondant à un mode de réalisation alternatif de celui de la vanne 10 des figures 1 à 3. La vanne 110 peut être notamment utilisée dans le même circuit de refroidissement d'un moteur de camion que celui envisagé pour la vanne 10.

A cet effet, la vanne 110 est adaptée pour réguler la circulation d'un fluide entrant dans le corps 120 de la vanne par un orifice 121 et ressortant de ce corps par l'un et/ou l'autre d'orifices, 122 et 123, après avoir traversé une chambre de régulation 124 dans laquelle sont agencés un manchon mobile 130 et un élément thermostatique 140 à même d'entraîner en translation le manchon suivant la direction de l'axe longitudinal central X-X de ce manchon. Dans l'exemple considéré aux figures, l'orifice 121 débouche, sur son côté opposé à la chambre 124, dans une conduite 128 assemblée fixement au corps de vanne 120, avec interposition d'un joint plat.

De manière analogue au manchon 30 et comme bien visible sur la figure 8, le manchon 130 comporte un corps principal monobloc 131 essentiellement tubulaire, centré sur l'axe X-X et présentant une paroi pleine sur toute sa périphérie. Ce corps 131 est pourvu de deux garnitures d'étanchéité périphériques 132 et 133.

La garniture d'étanchéité 132 est structurellement et fonctionnellement analogue à la garniture 32, en étant agencée au niveau d'une extrémité axiale 135 du corps 131 tournée vers l'orifice 121 dans la configuration assemblée de la vanne 110. La garniture d'étanchéité 133 correspond, en quelque sorte, à la combinaison des garnitures 33 et 34 du manchon 30. Plus précisément, cette garniture 133 est agencée autour du corps 131, en s'étendant suivant l'axe X-X depuis l'extrémité 136, opposée à l'extrémité 135, du corps 131 jusqu'à une portion intermédiaire de la partie courante 137 de ce corps. La garniture 133 comporte ainsi, d'une part, une partie d'extrémité axiale 1331, agencée au niveau de l'extrémité de manchon 136, et, d'autre part, une partie d'extrémité axiale opposée 1332, agencée au niveau de la partie courante 137. La garniture 133, notamment les parties d'extrémité 1331 et 1332, s'étend en saillie radiale vers l'extérieur du corps 131. Avantageusement, les parties d'extrémité 1331 et 1332 présentent, en coupe transversale, des profils respectifs en forme de V orientés dans la direction de l'axe X-X, opposés l'un à l'autre, de manière que chacune de ces parties d'extrémité 1331, 1332 forment deux lèvres d'étanchéité 133AI et 133B1, 133A2 et 133B2, qui sont sensiblement analogues, d'un point de vue structurelle et fonctionnelle, aux lèvres 34A et 34B de la garniture d'étanchéité 34. Comme décrit en détail plus haut pour le manchon 30, le corps 131 et les garnitures d'étanchéité 132 et 133 du manchon 130 sont respectivement constitués d'une matière thermoplastique et d'un élastomère, ces deux matières plastiques présentant les mêmes caractéristiques d'utilisation et de fabrication que celles développées plus haut pour ce qui concerne le manchon 30. A la différence du manchon 30 lié cinématiquement à la coupelle 41 de l'élément thermostatique 40, le manchon 130 est solidaire de la tige 142 de l'élément thermostatique 140, la face intérieure du corps 131 étant reliée, par des branches transversales 138 venues de matière avec le corps 131, à un embout métallique 143 solidarisé à l'extrémité libre de la tige 142, notamment par emmanchement en force. Pour permettre l'entraînement en translation du manchon par la tige 142, cette dernière est prévue mobile par rapport au corps de vanne 120, tandis que la coupelle 141 de l'élément thermostatique 140 est reliée de manière fixe au corps de vanne, ici par une tôle emboutie 125, poinçonnée en son centre pour y emmancher en force la coupelle 141, tandis que son bord périphérique extérieur 125A est coincé fermement entre le corps de vanne et la conduite 128. La tige 142 est prévue pour être rappelée vers la coupelle 141 par un ressort 150 entourant la coupelle 141 et prenant appui, à son extrémité 151, sur les branches d'un étrier rigide 152 solidarisées à l'embout 143, tandis que l'extrémité opposée 153 du ressort prend directement appui sur une partie épaulée de la coupelle 141. Le fonctionnement de la vanne 110 est sensiblement analogue à celui de la vanne 10, comme expliqué ci-après. Sur la figure 5, qui correspond à une configuration de fonctionnement analogue à celle illustrée à la figure 1 pour la vanne 10, la température du fluide entrant dans la chambre 124 par l'orifice 121 est inférieure à la température d'activation de l'élément thermostatique 140. Le manchon 130 ferme alors de manière étanche l'orifice 121, par coopération avec la tôle 125: l'extrémité de manchon 135 est en effet appuyée contre une partie périphérique intermédiaire de la tôle 125, qui forme un siège 125B d'appui pour cette extrémité du manchon. La garniture d'étanchéité 132 est alors pressée par le corps 131 contre la surface 125C que le siège 125D délimite dans un plan perpendiculaire à l'axe X-X, de façon analogue à l'appui pressant de la garniture 32 contre la surface 25C. Le fluide provenant de l'orifice 121 et admis à l'intérieur du manchon 130, au niveau de son extrémité 135, après avoir traversé des ouvertures 125D délimitées par la partie périphérique intérieure de la tôle 125, est empêché d'atteindre l'orifice 123 par franchissement du siège 125B. Le fluide est également empêché d'atteindre l'orifice 123 en contournant extérieurement le manchon 130 après l'avoir traversé intérieurement, grâce à la garniture d'étanchéité 133. Pour se faire, cette garniture 133 est appuyée, radialement à l'axe X-X, contre un siège 126A formé par une paroi 126 du corps de vanne 120, située entre les orifices 122 et 123 suivant l'axe X-X. Ce siège 126A délimite à cet effet une surface intérieure 126B sensiblement cylindrique centrée sur l'axe X-X, contre laquelle la garniture 133 est pressée radialement à l'axe X-X par le corps de manchon 131. La circulation du fluide est indiquée par les flèches Fi. Lorsque la température du fluide alimentant l'orifice 121 augmente, la tige 142 se déploie par rapport à la coupelle 141, ce qui entraîne le manchon 130 en translation suivant l'axe X-X en direction de l'orifice 122, jusqu'à ce que la vanne 110 se trouve dans la configuration illustrée à la figure 6, cette configuration correspondant à celle illustrée à la figure 2 pour la vanne 10. Dans cette configuration, l'extrémité du manchon 135 est écartée axialement du siège 125B, de sorte que le fluide entrant dans la vanne en sort par l'orifice 123, comme indiqué par les flèches F2. Dans le même temps, le fluide entrant est empêché d'atteindre l'orifice 122 par la garniture d'étanchéité 133 : la position translatée du manchon 130 est telle que l'extrémité de manchon 136 est engagée en contact étanche contre une surface d'appui 127B délimité par un siège 127A formé par une paroi 127 du corps de vanne 120, axialement opposée à l'orifice 121. Cette surface 127B est tronconique centrée sur l'axe X-X et convergente en direction opposée à la chambre 124. La partie d'extrémité 1331 de la garniture 133 se comporte alors comme la garniture d'étanchéité 33 vis-à-vis du siège 27A, tandis que, lors de la translation du manchon 130 lorsque la vanne passe de sa configuration de la figure 5 à sa configuration de la figure 6, la partie d'extrémité 1332 se comporte comme la garniture 34, en coulissant de manière étanche contre la surface d'appui 126B du siège 126A. Si la ternpérature du fluide entrant dans la vanne continue d'augmenter, le déploiement de la tige 142 se poursuit sur une surcourse. L'extrémité du manchon 136 s'engage alors dans le siège 127A, comme représenté sur la figure 7, qui correspond à une configuration de fonctionnement analogue à celle illustré à la figure 3 pour la vanne 10. Différents aménagements et variantes aux vannes 10 et 110 décrites ci-dessus sont par ailleurs envisageables. A titre d'exemples : - les formes géométriques des garnitures d'étanchéité 32, 33, 34, 132 et 133 ne sont qu'illustratives ; en particulier, la conformation des extrémités de certaines de ces garnitures en lèvres d'étanchéité n'est qu'une possibilité, d'autres formes pouvant être envisagées ; et/ou - les vannes 10 et 110 peuvent être utilisées dans des circuits de refroidissement avec des sens de flux inversés à ceux décrits jusqu'ici, c'est-à-dire avec deux entrées de fluide, par les orifices 22 et 23, 122 et 123, et une seule sortie de fluide, par l'orifice 21, 121 ; dans ce cas, la voie by-pass est raccordée à l'orifice 23, 123 tandis que l'orifice 22, 122 est raccordé à la sortie du radiateur alimenté directement par l'évacuation du moteur et l'orifice 21, 121 évacue le fluide vers le moteur.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Vanne thermostatique (10 ; 110) pour un circuit de circulation de fluide, notamment de fluide de refroidissement pour un moteur thermique, comportant : - un corps de vanne (20 ; 120) délimitant des orifices (21, 22, 23 ; 121, 122, 123) pour l'entrée et la sortie d'un fluide circulant à travers le corps de vanne, - un manchon (30 ; 130) de régulation de la circulation du fluide à travers le corps de vanne, ce manchon définissant un axe central longitudinal (X-X), étant mobile par rapport au corps de vanne et coopérant par contact avec: au moins un siège (25B, 26A, 27A ; 125B, 126A, 127A), fixe par rapport au corps de vanne, pour couper un écoulement de fluide entre deux des orifices, et - un élément thermostatique (40 ; 140) contenant une matière thermodilatable et comprenant, d'une part, une partie fixe (42 ; 141) reliée de manière fixe au corps de vanne et, d'autre part, une partie mobile (41 ; 142) déplaçable en translation par rapport à la partie fixe suivant la direction de l'axe du manchon sous l'effet d'une variation de volume de la matière thermodilatable, le manchon étant lié cinématiquement à la partie mobile de manière que le déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe suivant la direction de l'axe du manchon commande le déplacement du manchon par rapport au(x) siège(s), caractérisé en ce que le manchon (30 ; 130) comporte un corps tubulaire (31 ; 131) en une matière thermoplastique, pourvu d'au moins une garniture d'étanchéité périphérique (32, 33, 34 ; 132, 133) en un élastomère, adaptée pour coopérer par contact étanche avec le ou l'un des sièges (25B, 26A, 27A ; 125B, 126A, 127A).

2. Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la matière thermostatique et l'élastomère constituant respectivement le corps (31 ; 131) et la ou les garnitures d'étanchéité (32, 33, 34 ; 132, 133) du manchon (30 ;130) sont choisis pour adhérer l'un à l'autre par un effet chimique, physique et/ou physico-chimique.

3. Vanne suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élastomère constituant le ou les garnitures d'étanchéité (32, 33, 34 ; 132, 133) est du silicone.

4. Vanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou l'une des garnitures d'étanchéité (32 ; 132) est agencée à une première extrémité axiale (35 ; 135) du corps (31 ; 131) du manchon (30 ; 130) pour être pressée, par le corps du manchon lors de son déplacement, contre une surface d'appui (25C ; 125C) délimitée par le ou un premier des sièges (25B ; 125B) et s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe (X-X) du manchon.

5. Vanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou l'une des garnitures d'étanchéité (34 ; 133) est agencées au moins partiellement autour d'une partie courante (37 ; 137) du corps (31 ; 131) du manchon (30 ; 130) pour coulisser, par entraînement par le corps du manchon lors de son déplacement, en contact étanche contre une surface d'appui (26B ; 126B) délimitée par le ou un deuxième des sièges (26A ; 126A) et présentant une forme sensiblement cylindrique centrée sur l'axe (X-X) du manchon.

6. Vanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou l'une des garnitures d'étanchéité (33 ; 133) est agencée à une seconde extrémité axiale (36 ; 136) du corps (31 ; 131) du manchon (30 ; 130) pour être engagée, par entraînement par le corps du manchon lors de son déplacement, en contact étanche contre une surface d'appui (27B ; 127B) délimitée par le ou un troisième des sièges (27A ; 127A) et présentant une forme au moins partiellement tronconique, centrée sur l'axe (X-X) du manchon et convergente à l'opposé du reste du corps du manchon.

7. Vanne suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la surface d'appui (27B ; 127B) délimitée par le troisième siège (27A ; 127A) et la garniture d'étanchéité associée (33 ; 133) sont dimensionnées relativement, dans la direction de l'axe (X-X) du manchon (30 ; 130), pour maintenir entreelles un contact étanche pendant l'entraînement du corps (31 ; 131) du manchon sur une surcourse de la partie mobile (41 ; 142) de l'élément thermostatique (40 ; 140), vis-à-vis de la course nécessaire et suffisante de cette partie mobile pour entraîner le manchon par rapport au troisième siège de manière à faire passer le débit de fluide circulant entre le manchon et ce troisième siège d'une valeur strictement positive à une valeur nulle.

8. Moteur thermique associé à un circuit de circulation d'un fluide de refroidissement du moteur, lequel circuit comporte des moyens d'entraînement du fluide, des moyens d'échange thermique, tels qu'un radiateur, aptes à refroidir le fluide, et une vanne (10 ; 110) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, ainsi que des moyens de raccordement entre la vanne et le moteur thermique, adaptés pour, en fonction de la position du manchon de régulation (30 ; 130), envoyer au moins une partie du fluide de refroidissement vers le moteur après qu'elle ait traversé les moyens d'échange thermique.

9. Procédé de fabrication d'un manchon (30 ; 130) pour une vanne (10 ; 110) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on injecte successivement une matière thermoplastique pour mouler le corps (31 ; 131) du manchon et un élastomère pour mouler la ou les garnitures d'étanchéité (32, 33, 34 ; 132, 133) suivant la périphérie de ce corps.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'injection de la matière thermoplastique et l'injection de l'élastomère sont effectuées dans un même moule, en sortie duquel on dispose du manchon (30 ; 130) prêt à être assemblé aux autres composants de la vanne (10 ; 110).