FR2974146A1 - Element de ligne d'echappement avec un actionneur thermosensible - Google Patents

Abstract

L'élément (1) comprenant un premier conduit (3) de circulation des gaz d'échappement, un second conduit (13) prévu pour contenir un matériau de température variable, un organe d'obturation (33) ayant : - une chambre (47) contenant un matériau thermosensible en contact thermiquement avec ledit matériau de température variable, - un piston (49) L'actionneur (45) comprend : - un corps creux (51) mobile longitudinalement par rapport à la chambre (47) ; - un ressort principal (53) ; - un ressort de surcourse (55) ; au moins le piston (49), le ressort principal (53) et le ressort de surcourse (55) étant logés dans le corps creux (51), le corps creux (51) étant par ailleurs lié à l'organe d'obturation (33).

Description

Elément de ligne d'échappement avec un actionneur thermosensible L'invention concerne en général la commande des vannes de lignes d'échappement. Plus précisément, l'invention concerne un élément de ligne d'échappement pour véhicules automobiles, du type comprenant un premier conduit de circulation des gaz d'échappement, un second conduit prévu pour contenir un matériau de température variable, un organe d'obturation mobile entre une position d'obturation au moins partielle du premier conduit de circulation et une position de dégagement du premier conduit de circulation, et un actionneur prévu pour déplacer l'organe d'obturation entre sa position d'obturation et sa position de dégagement, l'actionneur comprenant : - une chambre contenant un matériau thermosensible en contact thermiquement avec ledit matériau de température variable, - un piston mobile par rapport à la chambre, l'actionneur étant configuré pour que le piston soit déplacé longitudinalement à partir d'une position de repos vers une position active, par expansion volumique du matériau thermosensible, quand la température du matériau de température variable est supérieure à une limite inférieure prédéterminée. Un tel élément de ligne d'échappement est connu d'EP 1 852 585. Le second conduit est intégré dans un échangeur de chaleur prévu pour récupérer une partie de l'énergie thermique des gaz d'échappement, en vue par exemple d'accélérer le réchauffement du liquide de refroidissement du moteur au démarrage du véhicule, ou de réchauffer l'habitacle. Le matériau de température variable est un fluide caloporteur parcourant le second conduit. Le premier conduit permet de bipasser l'échangeur de chaleur, par exemple quand le fluide caloporteur a atteint une température prédéterminée. L'organe d'obturation est prévu pour orienter les gaz d'échappement vers l'échangeur de chaleur quand la température du fluide caloporteur est inférieure à la limite prédéterminée, et pour orienter les gaz d'échappement vers le premier conduit dès que la température dépasse la limite prédéterminée. Dans EP 1 852 585, l'extrémité du piston est liée à une plaque elle-même solidaire de l'axe de l'organe d'obturation. Un tel dispositif est difficile à agencer quand le premier conduit de circulation des gaz d'échappement et l'échangeur de chaleur forment un ensemble très compact. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un élément de ligne d'échappement avec un actionneur qui soit plus facile à agencer dans un espace limité. A cette fin, l'invention porte sur un élément de ligne d'échappement du type précité, caractérisé en ce que l'actionneur comprend : - un corps creux mobile longitudinalement par rapport à la chambre ; - un ressort principal de rappel du piston vers sa position de repos, interposé longitudinalement entre la chambre et le corps creux ; - un ressort de surcourse, interposé longitudinalement entre le piston et le corps creux, et prévu pour absorber la surcourse du piston au-delà de sa position active quand la température du matériau de température variable dépasse une limite supérieure prédéterminée ; au moins le piston, le ressort principal et le ressort de surcourse étant logés dans le corps creux, le corps creux étant par ailleurs lié à l'organe d'obturation. Ainsi, le piston et les ressorts sont logés à l'intérieur du corps creux, de telle sorte que toute la surface externe du corps creux est disponible pour supporter une patte de commande de l'organe d'obturation. On dispose donc d'une grande latitude pour positionner la patte de commande. Ceci est particulièrement important quand l'espace disponible pour agencer l'actionneur est limité, de telle sorte que cet actionneur doit être positionné au plus près de l'organe d'obturation.

La chambre est de préférence elle aussi logée à l'intérieur du corps creux. L'actionneur est ainsi particulièrement compact. Avantageusement, le corps creux présente les première et seconde extrémités longitudinales opposées l'une à l'autre, le ressort principal étant interposé longitudinalement entre la chambre et la première extrémité, et le ressort de surcourse étant interposé longitudinalement entre le piston et la seconde extrémité. En d'autres termes, le ressort principal et le ressort de surcourse sont situés longitudinalement de part et d'autre de la chambre. Cette architecture est simple et compacte. Il est possible en variante de disposer les resorts de manière concentrique, l'un dans l'autre. Toutefois, cette architecture est plus complexe et moins compacte.

Le matériau thermosensible est un matériau qui fond à la température limite prédéterminée, ou qui fond à une température proche de ladite température limite prédéterminée. Après avoir fondu, si la température du matériau de température variable augmente encore, le matériau fondu se dilate thermiquement, et occupe un volume qui s'accroît.

Le piston comporte une extrémité engagée dans la chambre. Quand le matériau thermosensible fond, le volume de ce matériau augmente, et le matériau pousse l'extrémité du piston longitudinalement à l'intérieur de la chambre. Plus la température augmente, plus le volume du matériau thermosensible augmente, et plus le piston est déplacé longitudinalement par rapport à la chambre.

Le matériau thermosensible est choisi en fonction de la température limite prédéterminée.

Le matériau thermosensible est par exemple une cire, ayant une température de fusion proche de 85° C, de préférence comprise entre 60 ° C et 120° C. La chambre contenant le matériau thermosensible est rigidement fixée à un support, typiquement au second conduit contenant le matériau de température variable.

Le piston se déplace par rapport à la chambre sur une course longitudinale prédéterminée. Il se déplace à partir d'une position de repos, dans laquelle l'organe d'obturation est en position d'obturation. A partir de cette position, quand la température du matériau de température variable s'élève, il se déplace longitudinalement selon une première direction jusqu'à une position active dans laquelle l'organe d'obturation est en position de dégagement. Le piston entraîne le corps creux selon la première direction par l'intermédiaire du ressort de surcourse. Le corps creux entraîne l'actionneur par l'intermédiaire d'une patte montée à l'extérieur du corps creux. Comme indiqué plus haut, le piston quitte sa position de repos quand la température du matériau de température variable dépasse une température prédéterminée, par exemple 85° C. Il atteint sa position active quand le matériau de température variable atteint une température maximum prédéterminée. Le déplacement du piston est donc fonction de la température du matériau de température variable. Par exemple, la course du piston entre sa position de repos et sa position active est comprise entre 5 et 15 mm, et vaut par exemple 8 mm. Typiquement, le piston atteint sa position active quand la température du matériau de température variable dépasse la température de fusion du matériau thermosensible d'un écart prédéterminé. Cet écart est par exemple compris entre 3 et 10° C, et vaut par exemple 5 ° C. Le déplacement du corps creux par rapport à la chambre selon la première direction entraîne la compression du ressort principal de rappel. Le ressort principal de rappel est situé longitudinalement suivant une seconde direction opposée à la première par rapport à la chambre. Ainsi, quand la température du matériau de température variable diminue, le matériau thermosensible se contracte de telle sorte que le ressort principal de rappel sollicite le piston vers sa position de repos. La sollicitation du ressort principal de rappel est transmise au piston par le corps creux et le ressort de surcourse. Quand la température du matériau de température variable dépasse la limite maximale, le piston se déplace longitudinalement selon la première direction au-delà de sa position active. En revanche, le corps creux est bloqué dans son déplacement longitudinal par rapport à la chambre par l'organe d'obturation, qui est lui-même en butée à sa position de dégagement. Le déplacement du piston au-delà de sa position active conduit donc à écraser le ressort de surcourse entre le piston et la seconde extrémité du corps creux. Pour permettre un tel fonctionnement, il est nécessaire que le ressort principal soit contraint en position active du piston entre la première extrémité du corps et la chambre avec une première force, le ressort de surcourse étant précontraint en position de repos du piston entre le piston et la seconde extrémité du corps avec une seconde force supérieure à la première. Ainsi, la précontrainte du ressort de surcourse doit être telle que le déplacement initial du piston à partir de sa position de repos vers sa position active conduit à la compression du ressort principal, et non à la compression du ressort de surcourse. Le ressort de surcourse ne peut être comprimé que quand le piston a atteint sa position active, c'est-à-dire quand l'organe d'obturation est en butée à sa position de dégagement. Typiquement, la surcourse est de 1 mm pour 10° C. d'augmentation de la température. La surcourse est au total typiquement comprise entre 2 et 10 mm, et vaut par exemple 4 mm. Alternativement, la surcourse du piston n'est pas entièrement compensée par l'écrasement du ressort de surcourse. Dans ce cas, on prévoit un mouvement possible entre la patte portée par le corps creux et l'actionneur. Ce mouvement permet un déplacement limité du corps creux et de la patte par rapport à l'actionneur quand le piston est déplacé au-delà de sa position active. Le corps creux peut présenter toutes sortes de formes. Il présente typiquement une forme allongée longitudinalement. Perpendiculairement à la direction longitudinale, il peut présenter une section ayant toutes sortes de formes : rectangulaire, circulaire, etc. Le fait que le ressort principal soit interposé longitudinalement entre la chambre et la première extrémité du corps creux est entendu ici comme signifiant que le ressort principal est en appui d'un côté sur l'extrémité longitudinale du corps creux et de l'autre côté sur la chambre. Le ressort est par exemple directement en appui sur la chambre et/ou sur l'extrémité du corps creux. Il est en variante indirectement en appui, d'autres pièces étant interposées entre le ressort et la chambre et/ou l'extrémité du corps creux.

Le ressort principal est typiquement un ressort hélicoïdal, ayant un axe de compression longitudinal. Toutefois, le ressort principal pourrait être n'importe quel type d'organe élastique : un ressort à lame, des rondelles Belleville, etc. De même, le fait que le ressort de surcourse soit interposé longitudinalement entre le piston et la seconde extrémité du corps creux est entendu ici comme signifiant que le ressort de surcourse est en appui d'un côté contre la seconde extrémité du corps creux et d'un autre côté contre un flasque d'appui solidaire du piston. Comme précédemment, le ressort de surcourse est directement en appui sur le flasque et/ou sur la seconde extrémité du corps creux. En variante, il est indirectement en appui sur le flasque et/ou sur la seconde extrémité du corps creux, d'autres pièces étant interposées entre le ressort de surcourse et le flasque et/ou l'extrémité du corps creux.

Le ressort de surcourse est typiquement un ressort hélicoïdal, d'axe de compression longitudinal. En variante, le ressort de surcourse est d'un autre type : ressort à lame, rondelles Belleville, etc. L'organe d'obturation est typiquement mobile entre sa position d'obturation et sa position de dégagement par rotation autour d'un axe de pivotement. Cet axe de pivotement est typiquement situé latéralement, sensiblement en regard de l'actionneur. Plus précisément, l'axe de pivotement est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. Si on définit la direction transversale comme étant la direction perpendiculaire à la fois à la direction longitudinale et à l'axe de rotation, alors l'axe de pivotement se trouve en regard au corps creux suivant ladite direction transversale.

La patte raccordant le corps creux à l'organe d'obturation est allongé suivant ladite direction transversale. Cette patte est rigidement fixée à une surface externe du corps creux. L'écartement suivant la direction transversale entre l'axe de pivotement et le piston est avantageusement réduit, et est par exemple inférieur à la longueur longitudinale du corps creux. On obtient ainsi un ensemble très compact, notamment transversalement. Par ailleurs, l'actionneur comporte de préférence un corps interne solidaire de la chambre, formant un noyau de guidage en translation longitudinale du corps creux. En effet, du fait que le corps creux est lié à l'organe d'obturation par une patte qui s'étend transversalement, l'effort transmis par le corps creux à l'organe d'obturation tend à désaxer le corps creux par rapport au piston. L'utilisation d'un corps interne fixe, disposé à l'intérieur du corps creux et formant noyau de guidage, permet d'empêcher le corps creux d'être désaxé par rapport au piston, sans fausser le piston. Le corps interne est typiquement un élément en matière plastique, placé autour de la chambre. Ce corps interne, considéré en section perpendiculairement à la direction longitudinale, présente par exemple une section externe conjuguée de la section interne du corps creux, ou présente une surface externe ayant des zones conformées pour être en appui glissant sur la surface interne du corps creux. Le corps interne s'étend longitudinalement sur une fraction significative de la longueur longitudinale du corps creux. Par exemple, le corps interne s'étend sur au moins 30% de la longueur longitudinale du corps creux. Ainsi, le corps interne permet un guidage efficace du corps creux et empêche son désaxage par rapport au piston. Le corps creux est typiquement en une matière ayant une faible conductivité thermique mais un coefficient de frottement réduit sur le corps interne, par exemple une matière plastique. De préférence, l'actionneur, notamment la chambre contenant le matériau thermosensible, est situé hors du conduit parcouru par le matériau de température variable. Il est ainsi possible de placer l'actionneur de manière plus libre par rapport à l'organe d'obturation.

De préférence, l'actionneur comprend un organe métallique, formant un pont thermique entre le matériau de température variable et la chambre. L'organe métallique est typiquement réalisé en un matériau ayant une haute conductivité thermique, par exemple en cuivre, en un alliage de cuivre, en aluminium, en un alliage d'aluminium, etc. Ainsi, bien que la chambre soit située en dehors du conduit contenant le matériau de température variable, l'organe métallique permet d'assurer un transfert thermique entre le matériau de température variable et le matériau thermosensible. L'organe métallique comprend typiquement une partie tubulaire enveloppant la chambre et une seconde partie plongeant dans le matériau de température variable. La partie tubulaire est par exemple d'axe central longitudinal. Elle enveloppe la chambre sur toute la périphérie de celle-ci, et est en contact avec la paroi de la chambre sur toute sa périphérie. L'organe métallique traverse la paroi du second conduit. Une liaison étanche est réalisée entre la paroi et l'organe métallique. En variante, l'actionneur comprend un volume communiquant avec le second conduit, la chambre étant disposée à l'intérieur du volume. La chambre présente ainsi une ouverture placée en coïncidence avec un orifice du second conduit. Quand le matériau de température variable est un fluide caloporteur, celui-ci peut ainsi circuler à partir du second conduit dans le volume. Ledit volume est de préférence délimité par le corps interne formant noyau de guidage du corps creux.

De préférence, le second conduit comprend alors un déflecteur disposé de manière à forcer le fluide caloporteur à circuler depuis le second conduit dans le volume de l'actionneur. Le déflecteur peut se prolonger à l'intérieur du volume, de manière à forcer le fluide caloporteur à circuler autour de la chambre. On améliore ainsi les échanges thermiques entre le fluide caloporteur et la chambre.

L'invention est particulièrement bien adaptée à la constitution d'un élément comprenant : - un échangeur de chaleur comportant un premier côté prévu pour être parcouru par les gaz d'échappement, le second conduit constituant un second côté de l'échangeur de chaleur et étant en contact thermique avec le premier côté, le premier côté ayant une entrée de gaz d'échappement raccordée à un point amont du premier conduit et une sortie de gaz d'échappement raccordée à un point aval du premier conduit situé en aval du point amont, le matériau de température variable étant un fluide caloporteur parcourant le second conduit ; - l'organe d'obturation étant prévu pour obturer le premier conduit entre les points amont et aval.

L'amont et l'aval sont ici entendus à la circulation des fluides, notamment des gaz d'échappement. Le fluide caloporteur est ici typiquement le liquide de refroidissement du moteur thermique du véhicule automobile. En variante, le fluide caloporteur est un autre fluide, circulant dans un circuit fermé et échangeant avec le liquide de refroidissement du moteur. Il peut également échanger avec un circuit de chauffage de l'habitacle du véhicule. L'invention est particulièrement bien adaptée à un ensemble dans lequel l'échangeur et le conduit de bipasse de l'échangeur forment un ensemble monobloc, tel que décrit dans la demande de brevet française portant le numéro de dépôt FR 1058847.

En variante, le second conduit peut ne pas être intégré dans un échangeur thermique. Le second conduit est par exemple un évaporateur ou un réservoir de stockage du matériau de température variable. Le matériau de température variable est typiquement un fluide, un gaz ou un liquide. En variante, ce matériau est un solide Le premier conduit n'est pas nécessairement un conduit de bipasse d'un échangeur thermique, mais est n'importe quel conduit parcouru par les gaz d'échappement et susceptible d'être obturé totalement ou partiellement par un dispositif d'obturation. Par exemple, le premier conduit est une ligne de recyclage des gaz d'échappement vers le collecteur d'admission d'air atmosphérique dans les chambres de combustion du moteur. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la Figure 1 est une vue de dessus d'un élément de ligne d'échappement conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, avec un échangeur de chaleur et un conduit de bipasse de l'échangeur de chaleur monobloc, accolés l'un à l'autre ; - la Figure 2 est une vue en coupe de l'ensemble de la Figure 1, prise selon l'incidence des flèches II de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue en coupe de l'ensemble de la Figure 1, prise selon l'incidence des flèches III de la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue éclatée de l'actionneur de la Figure 1 ; - les Figures 5 et 6 sont des vues en coupe de l'actionneur de la Figure 1, quand le piston occupe sa position active et quand le piston est en surcourse, respectivement ; - la Figure 7 est une vue éclatée similaire à celle de la Figure 4, pour un second mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 8 est une vue en coupe similaire à celle de la Figure 2, pour ce second mode de réalisation de l'invention ; et - la Figure 9 est une vue en perspective de l'élément de la Figure 8, avec un arrachement laissant apparaître les éléments internes de l'actionneur et de l'échangeur de chaleur.

L'ensemble 1 représenté sur les Figures 1 à 3 est destiné à faire partie d'une ligne d'échappement de véhicule automobile. L'ensemble 1 comporte un premier conduit 3 prévu pour la circulation des gaz d'échappement, et un échangeur de chaleur 5 prévu pour récupérer la chaleur des gaz d'échappement. Le conduit 3 présente une entrée 7 de gaz d'échappement et une sortie 9 pour les gaz d'échappement. L'entrée 7 est raccordée à un collecteur non représenté captant les gaz d'échappement issus des chambres de combustion du moteur du véhicule automobile. La sortie 9 est raccordée à une canule non représentée, par l'intermédiaire de laquelle les gaz d'échappement purifiés sont relargués dans l'atmosphère. D'autres équipements sont typiquement interposés entre d'une part, le collecteur et l'entrée de gaz d'échappement 7, et d'autre part la sortie de gaz d'échappement 9 et la canule. L'échangeur de chaleur 5 est prévu pour récupérer une fraction de l'énergie thermique des gaz d'échappement traversant le conduit 3, et pour la transférer à un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur est par exemple le liquide de refroidissement du moteur thermique.

L'échangeur thermique comprend deux côtés, un premier côté 11 de circulation des gaz d'échappement, et un second côté 13 de circulation du fluide caloporteur. Les premiers et seconds côtés sont en contact thermiquement à l'intérieur de l'échangeur, de telle sorte que les gaz d'échappement circulant dans le premier côté cèdent leur énergie thermique au fluide caloporteur circulant dans le second côté.

Le premier côté 11 comporte une pluralité de tubes en U 15 chacun prévu pour la circulation des gaz d'échappement. Chaque tube en U est raccordé par une extrémité amont à une zone amont 17 du conduit 3, et par une extrémité aval à une zone aval 19 du conduit 3. Dans la présente description l'amont et l'aval sont entendus relativement au sens de circulation normal des fluides, notamment des gaz d'échappement.

Ainsi, chaque tube 15 débouche à l'intérieur du conduit 3 par un orifice pratiqué dans la zone 17 de la paroi latérale 21 du conduit 3. Tous les orifices de communication entre les extrémités amont des tubes 15 et le conduit 3 sont rassemblés dans la même zone 17. Par ailleurs, les extrémités aval des tubes 15 communiquent avec l'intérieur du conduit 3 par l'intermédiaire d'orifices tous rassemblés dans la zone 19, la zone 19 étant située en aval de la zone 17 suivant le sens de circulation des gaz d'échappement à l'intérieur du conduit 3. L'échangeur de chaleur 5 comprend encore une enveloppe 23 rapportée sur le conduit 3. L'enveloppe est typiquement soudée sur la paroi latérale 21 du conduit 3. Les tubes 15 sont situés à l'intérieur de l'enveloppe 23. L'enveloppe 23 comporte une entrée 25 pour le fluide caloporteur, à laquelle est raccordée une tuyauterie 27 d'amenée du fluide caloporteur. L'enveloppe 23 comporte également un orifice 29 de sortie du fluide caloporteur, auquel est raccordée une tuyauterie 31 d'évacuation du fluide caloporteur. Comme visible sur les Figures 1 et 3, l'élément de lignes d'échappement 1 comporte encore un organe d'obturation 33 mobile entre une position d'obturation du premier conduit 3 et une position de dégagement du premier conduit 3. L'organe d'obturation 33 comprend un axe rotatif 35, un volet 37 solidaire en rotation de l'axe 35 et un levier 39 d'entraînement de l'axe rotatif 35. L'axe 35 présente une extrémité en saillie hors du premier conduit 3, sur laquelle est rigidement fixé le levier 39. Le volet 37 est disposé à l'intérieur du conduit 3. Dans la position d'obturation du premier conduit, le volet 37 obture une section du premier conduit 3 située entre la zone amont 17 et la zone aval 19. Ainsi, les gaz d'échappement ne peuvent pas circuler de l'entrée 7 à la sortie 9 à travers le conduit 3 et sont forcés de s'engager dans les tubes en U15. Dans la position de dégagement, le volet 37 obture les orifices de communication avec les tubes en U 15 situés dans la zone amont 17. Les gaz d'échappement sont libres de circuler directement de l'entrée 7 à la sortie 9 de gaz d'échappement, à travers le conduit 3.

Comme visible sur la Figure 1, l'axe de rotation 35 est situé entre les zones amont et aval 17 et 19.

L'élément de ligne d'échappement 1 comporte encore un actionneur 45 prévu pour déplacer l'organe d'obturation 33 entre sa position d'obturation et sa position de dégagement. L'actionneur 45 comprend : - une chambre 47 contenant un matériau thermosensible en contact thermiquement avec le fluide caloporteur circulant dans le second côté 13 de l'échangeur thermiques ; - un piston 49 mobile par rapport à la chambre 47 suivant une direction longitudinale ; - un corps creux 51, lui aussi mobile longitudinalement par rapport à la chambre 47 ; - un ressort principal 53 et un ressort de surcourse 55, dont les fonctions seront expliquées plus bas ; - un corps interne 57 solidaire de la chambre 47 ; - un organe métallique 59 formant un pont thermique entre le liquide caloporteur et la chambre 47 ; - une patte 61, solidaire du corps creux 51 et raccordant ce corps creux au levier 39 de l'actionneur. La chambre 47 est une chambre fermée, à l'intérieur de laquelle la tête du piston 49 est libre de coulisser longitudinalement.

Le matériau thermosensible contenu dans la chambre 47 présente un volume qui varie en fonction de la température du fluide caloporteur. Ce matériau est en contact thermiquement avec le fluide caloporteur par l'intermédiaire de l'organe métallique 59. Quand la température du fluide caloporteur est inférieure à une limite inférieure prédéterminée, le matériau thermosensible est solide. Quand le fluide caloporteur atteint la température limite inférieure prédéterminée, le matériau thermosensible fond. Quand la température du fluide caloporteur s'accroît et dépasse la limite inférieure prédéterminée, le volume occupé par le matériau thermo sensible dans la chambre 47 augmente, de telle sorte que la tête du piston est repoussée longitudinalement. Le piston est donc déplacé vers la gauche dans la représentation de la Figure 2 et des Figures 4 à 6.

L'organe métallique 59 est en cuivre ou en alliage de cuivre. Il comprend une partie tubulaire 63 enveloppant la chambre 47, et une seconde partie 65 plongeant dans le liquide caloporteur. La partie 63 a une forme sensiblement cylindrique, d'axe central longitudinal. La chambre 47 est engagée à l'intérieur de ladite partie cylindrique, et est en contact thermiquement par sa paroi périphérique avec la partie cylindrique 63.

La seconde partie 65 est engagée à travers une fente 67 ménagée dans l'enveloppe externe 23 de l'échangeur de chaleur. Ainsi, l'actionneur 45 est entièrement situé à l'extérieur de l'échangeur de chaleur à l'exception d'une zone de la seconde partie 65 qui plonge dans le fluide caloporteur. Une étanchéité est réalisée entre le bord de la fente 67 et la seconde partie 65, par tous moyens adaptés. Cette étanchéité peut être réalisée par un joint, par une soudure, etc.

Comme visible par exemple sur la Figure 3, l'organe métallique 59 est par exemple une plaque de cuivre pliée sur elle-même, une zone centrale de la plaque de cuivre constituant la partie tubulaire 63, les parties d'extrémités de la plaque de cuivre étant accolées l'une contre l'autre et constituant la seconde partie 65. L'actionneur comporte encore un fond 69, constitué du même matériau que l'organe métallique 59, et fermant une extrémité longitudinale de la partie tubulaire 63. Le fond 69 est en contact thermiquement directement avec une extrémité longitudinale de la chambre 47. Le corps interne 57 est une pièce en matière plastique, sensiblement cylindrique, à l'intérieur duquel est logé la chambre 47 et la partie tubulaire 63 de l'organe métallique. Il comporte une fente 71 placée en vis-à-vis de la fente 67 de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur. La seconde partie 65 de l'organe métallique traverse la fente 71. Le corps interne 57 présente une section externe sensiblement égale à la section interne du corps creux 51. Le corps interne 57 forme donc un noyau de guidage en translation longitudinale pour le corps creux 51.

La chambre 47, l'organe métallique 59 et le corps interne 57 forment la partie fixe de l'actionneur, et sont rigidement fixés à l'enveloppe 23 de l'échangeur de chaleur. Le corps creux 51 est une pièce creuse, tubulaire, allongée suivant la direction longitudinale. Dans l'exemple représenté, le corps creux 51 comporte deux demi-corps 73 et 75 rapportés l'un contre l'autre et fixés l'un à l'autre par des vis 76. Le plan de contact entre les deux demi-corps 73 et 75 contient l'axe longitudinal. Le corps creux 51 est une pièce en une matière plastique. Elle est venue de moulage. La matière plastique est choisie de manière à présenter un faible coefficient de frottement sur le corps interne 57. Le matériau doit également être faiblement conducteur thermiquement.

Le demi-corps 75 présente une fente longitudinale 78 à travers laquelle est engagée la seconde partie 65 de l'organe métallique, de longueur longitudinale suffisante pour permettre le déplacement du corps creux 51 entre sa position de repos et sa position active sans interférence avec l'organe métallique 59. Le ressort principal 53 est un ressort en spirale, d'axe de compression longitudinal.

Il est en appui par une première extrémité sur une cloison interne 77 du corps interne 57 (Figure 2). La cloison interne 77 est venue de moulage avec le corps interne. Elle est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, et ferme complètement le volume interne du corps 57. Il est à noter que le fond 69 est en appui contre la cloison 77. Le volume interne du corps 57 est fermé, à l'opposé de la cloison 77 par un panier 79 rapporté sur le corps interne 57. Le panier 79 est évidé en son centre de manière à laisser passer le piston. Ainsi, comme visible notamment sur la Figure 2, la chambre 47 est bloquée longitudinalement à l'intérieur du corps 57 d'un côté par le panier 79 et de l'autre côté par la cloison 77. Le ressort principal 53 est en appui à son extrémité opposée à la cloison 77 sur un fond 81, sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, fermant une première extrémité 83 du corps creux. Le ressort de surcourse 55 est en appui par une première extrémité sur un fond 85 fermant le corps creux à sa seconde extrémité longitudinale 87. Le fond est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. A sa seconde extrémité, le ressort de surcourse 53 est en appui sur une coupelle 89, d'orientation sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. La coupelle est libre en coulissement à l'intérieur du corps creux. Le débattement de la coupelle 89 est limitée d'un côté par le fond 85 du corps creux et de l'autre côté par une épingle 91, montée sur le corps creux. L'épingle 91 est une épingle en U, disposé dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. Elle présente deux branches 93 qui pénètrent dans le volume interne du corps creux par des orifices 95 ménagés à cet effet, la partie centrale 97 raccordant les deux branches l'une à l'autre étant située hors du corps creux. Les deux branches 93 font saillie dans le volume interne du corps creux et limitent le débattement de la coupelle 89 vers la chambre 47. La coupelle présente un relief en creux 99, de concavité tournée vers la chambre 47. Le relief 99 est situé sur l'axe longitudinal et est prévu pour recevoir l'extrémité du piston 49. Ainsi, comme visible sur la Figure 2 par exemple, la chambre 47 est logée à l'intérieur du corps creux de même que le ressort principal 53 et le ressort de surcourse 55. Les ressorts 53 et 55 sont longitudinalement situés de part et d'autre de la chambre 47. La patte 61 est rigidement fixée sur le corps creux 51, par exemple par trois vis 101 disposées en triangle. Elle est fixée à une surface externe du corps creux 51. Elle est située à l'extérieur du corps creux 51. Elle fait saillie transversalement par rapport au corps creux 51. La direction transversale est ici la direction qui est à la fois perpendiculaire à la direction longitudinale et à l'axe de pivotement 35 de l'organe d'obturation. La patte 61 présente une forme allongée suivant la direction transversale.

Elle présente à son extrémité opposée au corps creux un oblong 103 dans lequel est engagé un pion 105 porté par le levier 39 de l'organe d'obturation. Le fonctionnement de l'élément de ligne d'échappement va maintenant être décrit, notamment en référence aux Figures 2, 5 et 6.

Dans la situation de la Figure 2, l'organe d'obturation est en position d'obturation du premier conduit. Le volet 37 obture le premier conduit 3, entre les zones amont et aval 17 et 19. Les gaz d'échappement circulent depuis l'entrée 7 jusqu'à la sortie 9 du premier conduit, à travers les tubes en U15 de l'échangeur thermique 5. Ils cèdent leur chaleur au fluide caloporteur. Ce fluide circule à travers le second côté 13 de l'échangeur thermique, depuis l'entrée 25 jusqu'à la sortie 29. Le piston 49 est dans sa position de repos. Il est engagé à l'intérieur de la chambre 47. Cette position est définie par le volet 37 venant porter contre une portée d'appui ménagée dans le conduit 3. Ceci détermine la position angulaire du levier 39, qui détermine à son tour la position longitudinale du corps creux et la position longitudinale du piston 49. Dans cette position, l'extrémité du piston 49 est en appui dans le relief 99 de la coupelle 89. La coupelle 89 est en appui longitudinalement contre les deux branches 93 de l'épingle. Le ressort de surcourse 55 est précontraint entre la coupelle 89 et le fond 85 avec une première force prédéterminée. Le ressort principal 55 est contraint avec une seconde force inférieure à la première. Cette situation de départ correspond par exemple à la situation au démarrage du moteur thermique du véhicule, quand le fluide caloporteur est encore froid. De manière à réchauffer rapidement le fluide caloporteur, les gaz d'échappement sont déviés vers l'échangeur thermique 5.

Quand le fluide caloporteur chauffe et atteint la température limite inférieure, cette élévation de température entraîne l'élévation de la température du matériau thermosensible situé dans la chambre 47. L'énergie calorifique est transmise par l'organe métallique 59 qui plonge dans le fluide caloporteur et qui est également en contact avec la chambre 47.

Le matériau thermosensible fond, ce qui provoque une augmentation du volume occupé par ce matériau à l'intérieur de la chambre. Il pousse le piston vers la gauche de la Figure 2, longitudinalement. Ce déplacement du piston est transmis au corps creux par l'intermédiaire de la coupelle et du ressort de surcourse. Ceci provoque la compression du ressort principal 53. Le corps creux se déplace vers la gauche des Figures 2 et 5.

Ceci provoque un pivotement de l'axe 35, cet axe étant entraîné par l'intermédiaire de la patte 61 et du levier 39.

Le mouvement du corps creux est interrompu quand le volet 37 atteint sa position d'obturation. Il vient alors en appui sur une portée d'appui autour de la zone amont 17, qui bloque le mouvement du volet et bloque également le mouvement du corps creux. Le piston est alors dans sa position active.

Cette situation est représentée sur la Figure 5. Ceci correspond à une température du fluide caloporteur sensiblement égale à une limite supérieure prédéterminée. Les gaz d'échappement ne passent alors plus à travers l'échangeur de chaleur 5, mais traversent directement le conduit 3 de l'entrée 7 à la sortie 9. Si la température du fluide caloporteur continue d'augmenter, au-delà de la limite supérieure prédéterminée, le piston continue à se déplacer vers la gauche de la Figure 2. Il est à noter que la force avec laquelle le ressort de surcourse 55 est précontraint est supérieure à la force avec laquelle le ressort principal est contraint dans la position active du piston, représentée sur la Figure 5. Quand le piston passe de sa position de repos à sa position active, ce qui correspond au déplacement de l'organe d'obturation de la position d'obturation à la position de dégagement, le déplacement du piston se traduit par une compression du ressort principal, le ressort de surcourse gardant la précontrainte initiale. Au contraire, au-delà de la limite supérieure prédéterminée de température, le déplacement du piston se traduira par une compression du ressort de surcourse, puisque le corps creux est bloqué longitudinalement. Cette situation est représentée sur la Figure 6. Quand la température du fluide caloporteur diminue, ceci provoque d'abord une détente du ressort de surcourse. Quand la température est ramenée en-dessous la limite supérieure prédéterminée, le ressort principal 53 peut se détendre et ramener le piston vers sa position de repos. Ceci provoque le déplacement de l'organe d'obturation vers la position d'obturation. Un second mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit, en référence aux Figures 7 à 9. Seuls les points par lesquels le second mode de réalisation diffère du premier seront détaillés ci-dessous. Les éléments identiques ou assurant la même fonction dans les deux modes de réalisation seront désignés par les mêmes références. Plus précisément, le second mode de réalisation diffère du premier par les moyens permettant d'assurer une communication thermique entre la chambre 47 et le fluide caloporteur circulant dans l'échangeur de chaleur.

Dans le second mode de réalisation, l'actionneur ne comporte pas d'organe métallique formant un pont thermique. En revanche, l'actionneur comprend un volume 111 communiquant avec le second côté de l'échangeur de chaleur. La chambre 47 est placée à l'intérieur du volume 111, et est baignée par le fluide caloporteur. Le volume 111 est délimité par le corps interne 57. Le corps interne présente une ouverture de grande taille 113, placée en coïncidence avec une autre ouverture 115 ménagée dans l'enveloppe externe 23 de l'échangeur de chaleur. Une étanchéité est réalisée autour des ouvertures 113, 115, entre le corps interne 57 et l'enveloppe externe 23. Le corps interne 57 et l'enveloppe 23 sont rigidement fixés l'une à l'autre. La chambre 47 est rigidement fixée au corps interne 57, de manière à ce que l'orifice de sortie du piston hors de la chambre soit situé hors du volume 111. Une étanchéité est créée par tous moyens adaptés entre la chambre 47 et le corps interne 57. De manière à forcer le fluide caloporteur à circuler à l'intérieur du volume 111, un déflecteur 117 est disposé dans le second côté de l'échangeur. Ce déflecteur 117 comporte une partie inférieure 119 disposée à l'intérieur du second côté, de manière à forcer le fluide caloporteur à suivre les tubes en U 15 quand il circule depuis l'entrée 25 jusqu'à la sortie 29. Un second déflecteur 121, solidaire du déflecteur inférieur 119, pénètre dans le volume 111 à travers les ouvertures 113 et 115. Le déflecteur 121 sert à forcer le fluide caloporteur à pénétrer dans le volume 111 à travers les ouvertures 113 et 115, et à circuler autour de la chambre 47. Comme visible sur la Figure 7, le corps creux 51 n'est pas formé de deux demi- corps accolés l'un à l'autre dans un plan contenant l'axe longitudinal. Il comporte une partie tubulaire 123, fermée par un fond venu de matière à sa seconde extrémité longitudinale, et ouvert à la première extrémité longitudinale. La première extrémité est fermée par un fond 125 rapporté, fixé par des vis 127 à la partie tubulaire 123.25

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.-Elément de ligne d'échappement pour véhicule automobile, l'élément (1) comprenant un premier conduit (3) de circulation des gaz d'échappement, un second conduit (13) prévu pour contenir un matériau de température variable, un organe d'obturation (33) mobile entre une position d'obturation au moins partielle du premier conduit de circulation (3) et une position de dégagement du premier conduit de circulation (3), et un actionneur (45) prévu pour déplacer l'organe d'obturation (33) entre sa position d'obturation et sa position de dégagement, l'actionneur (45) comprenant : - une chambre (47) contenant un matériau thermosensible en contact thermiquement avec ledit matériau de température variable, - un piston (49) mobile par rapport à la chambre (47), l'actionneur (45) étant configuré pour que le piston (49) soit déplacé longitudinalement à partir d'une position de repos vers une position active, par expansion volumique du matériau thermosensible, quand la température du matériau de température variable est supérieure à une limite inférieure prédéterminée ; caractérisé en ce que l'actionneur (45) comprend : - un corps creux (51) mobile longitudinalement par rapport à la chambre (47) ; - un ressort principal (53) de rappel du piston (49) vers sa position de repos, interposé longitudinalement entre la chambre (47) et le corps creux (51) ; - un ressort de surcourse (55), interposé longitudinalement entre le piston (49) et le corps creux (51), et prévu pour absorber la surcouse du piston (49) au-delà de sa position active quand la température du matériau de température variable dépasse une limite supérieure prédéterminée ; au moins le piston (49), le ressort principal (53) et le ressort de surcourse (55) étant logés dans le corps creux (51), le corps creux (51) étant par ailleurs lié à l'organe d'obturation (33).

   2.- Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (47) est logée à l'intérieur du corps creux (51).

   3.- Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps creux (51) présente des première et seconde extrémités longitudinales (33, 37) opposées l'une à l'autre, le ressort principal (53) étant interposé longitudinalement entre la chambre (47) et la première extrémité longitudinale (83) et le ressort de surcourse (55) étant interposé longitudinalement entre le piston (49) et la seconde extrémité (87).

   4.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort principal (53) et le ressort de surcourse (55) sont situés longitudinalement de part et d'autre de la chambre (47).

   5.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'obturation (33) est mobile autour d'un axe de pivotement (35) situé latéralement et sensiblement en regard du corps creux (51).

   6.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps creux (51) est en une matière plastique.

   7.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (45) comporte un corps interne (57) solidaire de la chambre (47), formant un noyau de guidage en translation longitudinale du corps creux (51).

   8.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (45) comprend un organe métallique (59), formant un pont thermique entre le matériau de température variable et la chambre (47).

   9.- Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'actionneur (45) comprend un volume (111) communiquant avec le second conduit (11), la chambre (47) étant disposée à l'intérieur du volume (111).

   10.- Elément selon la revendication 9, caractérisé en ce que le second conduit (111) comprend au moins un déflecteur (117) disposé de manière à forcer le liquide caloporteur à circuler depuis le second conduit (11) dans le volume (111) de l'actionneur (45).

   11.- Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : - un échangeur de chaleur (5) comportant un premier côté (11) prévu pour être parcouru par les gaz d'échappement, le second conduit (13) constituant un second côté de l'échangeur de chaleur (5) et étant en contact thermique avec le premier côté (11), le premier côté (11) ayant une entrée de gaz d'échappement raccordée à un point amont (17) du premier conduit (3) et une sortie de gaz d'échappement raccordée à un point aval (19) du premier conduit (3) situé en aval du point amont (17), le matériau de température variable étant un fluide caloporteur parcourant le second conduit ; - l'organe d'obturation (33) étant prévu pour obturer le premier conduit (3) entre les points amont et aval (17, 19).

   12.- Elément selon l'une quelquonque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (45) comprend une patte (61) de commande de l'organe d'obturation (33), fixée à une surface externe du corps creux (51) et liée à l'organe d'obturation (33).