La présente invention concerne les circuits de distribution d'huile dans
les moteurs thermiques tels que les moteurs à combustion interne. Les moteurs à combustion interne comprennent des organes mobiles tels que les pistons, vilebrequins, et autres, qu'il est nécessaire d'alimenter en permanence en huile de lubrification et/ou de refroidissement. Pour cela, les moteurs comportent un dispositif d'alimentation d'huile sous pression, prélevant de l'huile dans un carter moteur en partie basse du moteur, mettant l'huile sous pression par une pompe pour l'envoyer dans un réseau de distribution d'huile vers les organes mobiles du moteur, l'huile étant ensuite reconduite au carter moteur. En cours de fonctionnement, par usure des différents organes mobiles et de l'huile, des particules se retrouvent en suspension dans l'huile de lubrification et de refroidissement, et il est nécessaire de filtrer l'huile pour éviter la propagation de ces particules éventuellement abrasives vers les organes mobiles du moteur. On prévoit pour cela, dans le circuit entre la pompe et le réseau de distribution d'huile, un filtre capable de retenir les particules en suspension. Ces particules obturent progressivement le filtre pendant le fonctionnement, ce qui provoque une augmentation progressive de la perte de charge dans le filtre. II en résulte une réduction progressive de la pression d'huile dans les canalisations en aval du filtre, et une réduction simultanée du débit d'huile vers les organes mobiles du moteur. Le problème se pose également lors des démarrages en conditions hivernales. Dans ce cas, la haute viscosité de l'huile rend le filtre beaucoup moins passant, et la pression d'huile en aval du filtre diminue. La réduction de pression d'huile en aval du filtre risque de conduire à la destruction du moteur, si la lubrification des organes mobiles du moteur devient insuffisante ou si le refroidissement du moteur devient insuffisant. L'augmentation de la perte de charge tend à augmenter la pression en amont du filtre. Cette pression amont peut devenir prohibitive, et risque de provoquer la rupture de certains organes tels que des joints d'étanchéité ou le filtre. Une telle rupture de joints d'étanchéité interrompt brusquement la lubrification du moteur et entraîne aussi sa destruction quasi immédiate. Pour éviter ces inconvénients, on a depuis longtemps prévu de monter les filtres de façon interchangeable dans le circuit de distribution d'huile. Le changement périodique du filtre permet en principe d'éviter son obturation au-delà d'un seuil qui produirait soit la rupture des canalisations soit une lubrification insuffisante.
2906836 L'opération de changement des filtres est toutefois soumise à l'appréciation et à la bonne volonté de l'utilisateur, et un risque subsiste donc de laisser un filtre trop longtemps en place et de conduire à son obturation excessive. Le risque le plus important est l'augmentation excessive de pression 5 dans les canalisations en amont du filtre, en cas d'obturation excessive du filtre. Pour réduire ce risque, on a déjà imaginé d'adapter un clapet de décharge, raccordé entre la canalisation en amont du filtre et le carter moteur. En cas de dépassement de la pression amont au-delà d'un seuil d'alerte déterminé, le clapet de décharge s'ouvre et conduit l'huile directement depuis la sortie de la pompe vers 10 le carter moteur, réduisant ainsi la pression dans la canalisation amont. Mais on comprend que la quantité d'huile qui traverse le filtre est d'alors d'autant plus réduite, ce qui accentue le phénomène de réduction de la lubrification et du refroidissement des organes mobiles du moteur, et ce qui fait encore courir le risque de destruction du moteur.
15 Plus récemment, on a imaginé d'adapter, directement dans le filtre interchangeable lui-même, un clapet de dérivation entre l'entrée du filtre et sa sortie. Le clapet se trouve alors en dérivation sur l'élément filtrant du filtre. En cas d'obturation excessive de l'élément filtrant, le clapet s'ouvre et conduit l'huile directement de l'entrée du filtre vers sa sortie. On assure alors la conduction d'une 20 quantité suffisante d'huile pour la lubrification du moteur, ce qui simultanément réduit la surpression éventuelle en amont du filtre. Mais la difficulté est alors que le bon fonctionnement du dispositif nécessite de disposer toujours d'un filtre muni du clapet de dérivation. Lors du changement de filtre, si l'utilisateur adapte un filtre qui n'est pas muni d'un tel 25 clapet de dérivation, la fonction de sécurité est alors absente, et l'on retrouve les risques attachés au colmatage progressif excessif du filtre. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir un dispositif de dérivation d'huile qui assure la fonction de sécurité de maintien d'une pression suffisante d'huile dans le moteur et une fonction de sécurité de réduction 30 des surpressions éventuelles en amont du filtre, et qui fonctionne correctement quel que soit le filtre que l'utilisateur adapte dans le moteur, que ce soit un filtre muni d'un clapet de dérivation ou un filtre dépourvu d'un tel clapet de dérivation. De la sorte, les fonctions de sécurité de maintien d'une pression suffisante d'huile dans le moteur et de réduction des surpressions éventuelles en amont du filtre ne 35 dépendent plus de la volonté ou de l'attention de l'utilisateur, et la fiabilité est améliorée.
2906836 3 Un autre objet de l'invention est de concevoir un tel dispositif de sécurité qui ne nécessite aucune modification du corps de moteur lui-même, et qui puisse donc être adapté à moindre coût sur tout type de moteur à filtre interchangeable. Un autre objet de l'invention est de prévoir un tel dispositif de sécurité 5 qui ne nécessite aucune modification des filtres interchangeables eux-mêmes, ni dans leur structure de filtrage, ni dans leur structure de raccordement au corps de moteur. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose un dispositif de dérivation d'huile, comprenant un clapet de dérivation dans une 10 conduite de dérivation, le clapet de dérivation étant tel qu'il passe à l'état ouvert en présence d'une pression différentielle supérieure à un seuil déterminé de déclenchement de clapet de dérivation, la conduite de dérivation étant agencée pour être en dérivation sur l'élément filtrant d'un filtre interchangeable de circuit d'huile d'un moteur ; selon l'invention, le dispositif de dérivation d'huile est 15 indépendant du filtre et intégré au corps de moteur. De la sorte, le dispositif de dérivation d'huile reste à demeure sur le corps de moteur, et remplit les fonctions de sécurité en cas de changement de filtre quel que soit le type de filtre que l'utilisateur choisit. Le dispositif de dérivation d'huile assure ainsi essentiellement la fonction de maintien de lubrification et de 20 refroidissement du moteur en cas d'obturation totale ou partielle de l'élément filtrant du filtre, ainsi que la fonction de réduction de la surpression éventuelle en amont du filtre. Le dispositif fonctionne correctement avec un filtre dépourvu de clapet de dérivation. Il fonctionne aussi correctement avec un filtre muni d'un clapet de dérivation, ce dernier devenant inutile.
25 Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif de dérivation d'huile selon l'invention comprend un manchon de raccordement pour la fixation du filtre sur le corps de moteur, le manchon de raccordement ayant un canal traversant axial pour conduire l'huile depuis le filtre vers un canal de sortie du corps de moteur, et contenant le clapet de dérivation et la conduite de dérivation.
30 Le manchon de raccordement peut avantageusement être conformé pour être rapporté sur le corps de moteur. De la sorte, il constitue en lui-même un élément indépendant, qui peut être rapporté sur le corps de moteur lors de la fabrication du moteur, ou qui peut être adapté en remplacement d'un manchon de raccordement préexistant. En outre, le manchon de raccordement constitue une 35 pièce aisément modifiée pour incorporer le dispositif de sécurité selon l'invention, de sorte qu'il n'y a aucune modification à apporter au corps de moteur lui-même. En pratique, le manchon de raccordement peut comprendre : 2906836 4 - un tronçon fileté de fixation, apte à être vissé dans un tronçon d'extrémité taraudé du canal de sortie du corps de moteur, - un tronçon fileté récepteur, apte à recevoir par vissage un tronçon axial taraudé de fixation du filtre, 5 un tronçon intermédiaire de butée, à plus grand diamètre, venant en butée axiale contre une face de raccordement du canal de sortie du corps de moteur, et contre lequel vient buter une paroi de raccordement du filtre autour d'un orifice central de sortie du filtre. On retrouve de cette façon la structure habituelle des manchons de 10 raccordement des filtres connus, de sorte qu'aucune modification n'est nécessaire sur les filtres eux-mêmes pour adapter l'invention. Dans un mode de réalisation avantageux, le canal traversant axial du manchon de raccordement peut comprendre : - un alésage d'entrée, un alésage de sortie à diamètre inférieur au diamètre de 15 l'alésage d'entrée, et un épaulement intermédiaire reliant l'alésage d'entrée et l'alésage de sortie, - au moins un passage radial dans le tronçon intermédiaire de butée, mettant en communication l'alésage d'entrée et un canal d'entrée du corps de moteur, - un piston tubulaire monté à coulissement axial dans l'alésage d'entrée, et 20 repoussé en butée contre l'épaulement intermédiaire par un ressort de rappel pour obturer le passage radial. On réalise ainsi un clapet particulièrement simple et peu onéreux, adaptable dans le manchon de raccordement sans en modifier le volume et en conservant un débit satisfaisant d'huile lors du fonctionnement normal du filtre.
25 Selon un autre aspect, l'invention propose un moteur muni d'un dispositif de dérivation d'huile tel que défini ci-dessus, et comprenant : - un carter moteur recevant une réserve d'huile, - une pompe prélevant de l'huile du carter moteur et l'envoyant sous pression à l'entrée du filtre par un canal d'entrée dans le corps de moteur, 30 - un canal de sortie dans le corps de moteur pour recevoir l'huile à la sortie du filtre et pour la conduire par un réseau de distribution d'huile vers les organes mobiles du moteur d'où elle est récupérée et reconduite dans le carter moteur, - le filtre engagé sur le manchon de raccordement qui est lui-même muni du dispositif de dérivation d'huile pour mettre sélectivement en communication le canal 35 d'entrée et le canal de sortie lorsque la pression différentielle entre l'entrée et la sortie de l'élément filtrant du filtre dépasse un seuil déterminé de déclenchement de clapet de dérivation.
2906836 5 La présence du dispositif de dérivation d'huile selon l'invention reste compatible avec la présence d'un clapet de décharge entre le canal d'entrée (en sortie de la pompe) et le carter moteur. Le clapet de décharge fonctionne lorsque la pression d'huile dans le canal d'entrée dépasse un seuil d'alerte déterminé, et 5 maintient la pression sensiblement à ce seuil d'alerte. Dans le dispositif de dérivation d'huile selon l'invention, on dimensionne de préférence le clapet de dérivation de façon à conduire un débit d'huile suffisant pour la lubrification correcte du moteur lorsque la différence de pression d'huile entre l'amont et l'aval du filtre est égale au seuil d'alerte déterminé, c'est-à-dire en cas d'obturation du 10 filtre et de déclenchement du clapet de décharge. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 illustre schématiquement la structure générale d'un circuit de 15 lubrification et de refroidissement d'un moteur, muni d'un dispositif de dérivation d'huile selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de filtrage connu comprenant un filtre raccordé à un corps de moteur par un manchon fileté de fixation ; 20 - la figure 3 illustre, également en coupe longitudinale, un ensemble de filtrage muni du dispositif de dérivation d'huile selon un mode de réalisation de l'invention, le clapet de dérivation étant en position fermée ; - la figure 4 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle illustrant le dispositif de dérivation d'huile de la figure 3, en position d'obturation ; et 25 - la figure 5 illustre l'ensemble de filtrage de la figure 3, en position de dérivation. On considère tout d'abord la figure 1, qui illustre la structure générale d'un circuit de distribution d'huile pour refroidissement et lubrification des organes mobiles d'un moteur. Le moteur comprend, en partie basse, un carter moteur 1 qui reçoit et 30 contient une réserve d'huile 2. Une pompe 3 prélève de l'huile depuis le carter moteur 1 et l'envoie sous pression dans une canalisation de distribution jusqu'à un réseau de distribution d'huile 4 qui dirige l'huile vers les organes mobiles tels que les pistons 5 du moteur et les organes vitaux tels que les paliers de vilebrequin du moteur. L'huile retourne ensuite au carter moteur par une canalisation de retour 6.
35 Dans la canalisation de distribution, un filtre 7 est inséré entre la pompe 3 et le réseau de distribution d'huile 4. Le filtre 7 est interchangeable, et on vient 2906836 6 ainsi le raccorder de façon amovible et étanche entre un canal d'entrée 8 et un canal de sortie 9 de la canalisation de distribution. Un clapet de dérivation 10 est raccordé, par une conduite de dérivation 11, entre le canal d'entrée 8 et le canal de sortie 9. Un clapet de décharge 12 met 5 sélectivement en communication le canal d'entrée 8 avec le carter moteur 1 lorsque la pression dans le canal d'entrée 8 dépasse un seuil d'alerte déterminé. Le filtre 7 est adapté de façon amovible sur le corps de moteur, de la façon qui sera décrite en relation avec les figures suivantes. Sur la figure 2, on a illustré l'état de la technique le plus proche, à savoir 10 la structure habituelle des filtres interchangeables tels qu'ils sont raccordés sur le corps de moteur. Sur cette figure, on distingue la partie de corps de moteur 13 qui doit recevoir le filtre 7, et qui comprend les tronçons d'extrémité du canal d'entrée 8 et du canal de sortie 9. Le corps de moteur 13 comprend une face de fixation 14 munie d'une chambre annulaire 15 dans laquelle se déverse le canal d'entrée 8. Le 15 canal de sortie 9 lui-même se termine par un embout tubulaire cylindrique 16 en saillie dans la chambre annulaire 15 et se terminant par une face de raccordement 18 en retrait de la face de fixation 14. Dans l'embout tubulaire cylindrique 16, le canal de sortie 9 se termine par un tronçon d'extrémité taraudé 17. Le filtre 7 comprend une enveloppe extérieure tubulaire borgne 19, 20 fermée à sa première extrémité 20, et recevant à sa seconde extrémité une paroi de raccordement et de fixation 21 ayant un orifice central de sortie 22 et un ou plusieurs orifices périphériques d'entrée 23. Les orifices périphériques d'entrée 23 viennent en regard de la chambre annulaire 15 du canal d'entrée 8. L'orifice central de sortie 22 vient en regard du canai de sortie 9. Autour de l'orifice central de sortie 25 22, la paroi de raccordement et de fixation 21 comporte une jupe intérieure formant un tronçon axial taraudé de fixation 22a. A l'intérieur de l'enveloppe tubulaire borgne 19 se trouve un élément filtrant 24, de forme tubulaire, logé entre un espace centrai 25 et un espace périphérique 26, les extrémités de l'élément filtrant 24 étant obturées par deux 3o flasques étanches 27 et 28. Un joint d'étanchéité 29 annulaire est interposé entre la paroi de raccordement et de fixation 21 et la face de fixation 14, autour de la chambre annulaire 15. La fixation et le raccordement du filtre 7 sont assurés par un manchon 35 de raccordement 30 rapporté sur le corps de moteur 13. Le manchon de raccordement 30 comprend un tronçon fileté de fixation 31, apte à être vissé et 2906836 7 collé dans le tronçon d'extrémité taraudé 17 de l'embout tubulaire cylindrique 16 du corps de moteur 13. A l'opposé, le manchon de raccordement 30 comporte un tronçon fileté récepteur 32, apte à recevoir par vissage le tronçon axial taraudé de fixation 22a 5 du filtre 7. Le manchon de raccordement 30 comprend en outre un tronçon intermédiaire de butée 33, à plus grand diamètre que le tronçon fileté récepteur 32 et le tronçon fileté de fixation 31, et destiné à venir en butée axiale contre la face de raccordement 18 de l'embout tubulaire cylindrique 16 du corps de moteur 13, et 10 contre lequel vient buter la paroi transversale de raccordement et de fixation 21 autour de l'orifice central de sortie 22 du filtre 7. Enfin, le manchon de raccordement 30 comporte un canal traversant 36 axial pour le passage de l'huile. La dimension axiale du tronçon intermédiaire de butée 33 est choisie de 15 façon à comprimer suffisamment le joint d'étanchéité 29 lorsque le filtre 7 est en position sur le corps de moteur 13. En fonctionnement, l'huile arrive par le canal d'entrée 8, comme indiqué par la flèche 34, puis pénètre dans l'espace périphérique 26 du filtre 7 en traversant l'orifice périphérique d'entrée 23, traverse l'élément filtrant 24 comme 20 indiqué par la flèche 35, est récupérée dans l'espace central 25 puis traverse le canal traversant 36 du manchon de raccordement 30 pour s'échapper comme indiqué par la flèche 37 dans le canal de sortie 9. Dans cette structure connue, le passage d'huile est autorisé en permanence dans le canal traversant 36 du manchon de raccordement 30.
25 Le filtre 7 lui-même peut contenir un clapet anti-retour ou un clapet de dérivation, qui ne sont pas représentés sur la figure. On considère maintenant les figures 3 à 5, qui illustrent le dispositif selon l'invention. Dans ce dispositif, seul l'intérieur du manchon de raccordement 30 est 30 modifié. On retrouve donc tous les autres constituants du dispositif connu de la figure 2, et ces constituants sont repérés sur les figures 3 à 5 avec les mêmes références numériques. Pour cette raison, on omettra de décrire à nouveau ces constituants communs. En particulier, la forme extérieure du manchon de raccordement 30 de la 35 figure 3 est la même que la forme extérieure de ce manchon sur la figure 2, en particulier en ce qui concerne les dimensions du tronçon fileté de fixation 31 et du tronçon fileté récepteur 32.
2906836 8 Comme dans la structure connue, le manchon de raccordement 30 comporte un canal traversant 36 mettant en permanence en communication l'espace central 25 du filtre 7 avec le canal de sortie 9. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 5, le canal 5 traversant 36 axial du manchon de raccordement 30 comprend deux tronçons successifs, à savoir un alésage d'entrée 38 et un alésage de sortie 39, qui sont coaxiaux l'un par rapport à l'autre. L'alésage de sortie 39 présente un diamètre inférieur au diamètre de l'alésage d'entrée 38. Un épaulement intermédiaire 40 relie l'alésage d'entrée 38 et l'alésage de sortie 39, et constitue ainsi un siège 10 annulaire orienté vers le filtre 7. Dans le tronçon intermédiaire de butée 33, on prévoit au moins un passage radiai 41. Le passage radial 41 met en communication l'alésage d'entrée 38 du canal traversant 36 avec la chambre annulaire 15 du canal d'entrée 8. Un piston tubulaire 42 est monté à coulissement axial dans l'alésage 15 d'entrée 38, et est repoussé en direction du corps de moteur 13 par un ressort hélicoïdal de rappel 43. Le ressort hélicoïdal de rappel 43 est un ressort de compression interposé entre le piston tubulaire 42 et une clavette de fixation 44 engagée dans l'alésage d'entrée 38. Le piston tubulaire 42 coulisse à faible jeu dans l'alésage d'entrée 38, de 20 façon à assurer une certaine étanchéité. Sous l'action du ressort 43, le piston tubulaire 42 est repoussé contre l'épaulement intermédiaire 40. Dans cette position, telle qu'illustrée sur la figure 3, il obture le passage radial 41, empêchant le passage direct de l'huile depuis le canal d'entrée 8 vers le canal de sortie 9.
25 On considère maintenant la figure 5, illustrant l'état du dispositif dans l'hypothèse d'un colmatage important de l'élément filtrant 24 du filtre 7. Dans cet état, du fait du colmatage du filtre 7, la pression P1 dans le canal d'entrée 8 est nettement supérieure à la pression P2 dans le canal de sortie 9.
30 Lorsque la différence de pression P1 - P2 est supérieure à un seuil de déclenchement de clapet de dérivation, le piston tubulaire 42 est repoussé vers le filtre 7 à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 43. Dans cette position, le piston tubulaire 42 vient à l'écart du passage radial 41, et autorise le passage direct de l'huile depuis le canal d'entrée 8 vers le canal traversant 36 et le canal de sortie 9.
35 Dans cette position, le passage direct de l'huile par le passage radial 41 provoque une réduction de la pression P1 dans le canal d'entrée 8, assurant la 2906836 fonction de réduction des surpressions éventuelles, et permet un passage suffisant d'huile vers le canal de sortie 9 pour la lubrification et le refroidissement du moteur. Le piston tubulaire 42 et le ressort de rappel 43 dans le manchon de raccordement 30 constituent ainsi un clapet de dérivation (clapet 10 sur la figure 1), 5 monté en dérivation sur le filtre 7 par le passage radial 41 et l'alésage de sortie 39 qui eux-mêmes constituent une conduite de dérivation (conduite de dérivation 11 sur la figure 1). On considère maintenant la figure 4, qui illustre à plus grande échelle les éléments du dispositif de dérivation selon l'invention.
10 Le piston tubulaire 42 comporte, sur un tronçon de sortie de sa surface extérieure, un évidement externe annulaire 42a. En position d'obturation, l'évidement externe annulaire 42a est au droit du passage radial 41 du manchon de raccordement 30. De la sorte, une surpression dans le passage radial 41, provenant du canal d'entrée 8, produit une poussée différentielle sur le piston 15 tubulaire 42 qui le déplace à l'encontre de la force de rappel exercée par le ressort 43, c'est-à-dire vers le haut sur la figure 4. De préférence, comme représenté sur les figures, on prévoira une pluralité de passages tels que le passage radial 41, répartis en périphérie du canal traversant 36, afin d'assurer un débit suffisant d'huile vers le moteur en cas 20 d'ouverture du clapet de dérivation, c'est-à-dire en cas d'obturation du filtre 7. La force du ressort 43 sera choisie de façon à provoquer l'ouverture du clapet de dérivation 10 lorsque la pression différentielle P1 - P2 atteint un seuil déterminé de déclenchement de clapet de dérivation 10. Généralement, le clapet de dérivation 10 s'ouvrira avant que s'ouvre le 25 clapet de décharge 12 (figure 1). Un filtre grossier peut être ajouté en amont des passages radiaux 41 afin d'éviter le passage de trop grosses particules pouvant endommager des organes du moteur. Selon une réalisation pratique, un tel filtre pourrait être un cylindre à paroi périphérique percée, engagé axialement sur le tronçon intermédiaire de butée 30 33 du manchon de raccordement 30 pour être interposé à l'entrée de chaque passage radial 41. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.