Brevet FR2383090A1 — publié le 19781006

La présente invention concerne un bouchon de réservoir de carburant ou de fluide volatil, lequel est conçu plus particulièrement pour s'oPposer à l'évaporation du liquide contenu dans le réservoir. On sait que les évaporations de carburant à partir des réservoirs des véhicules automobiles ont une influence sur la pollution de ceux-ci par les hydrocarbures et sont également une cause de gaspillage d'énergie. Pour éviter cette évaporation intempestive, certaines solutions ont déjà été adoptées dans les pays où les émissions par évaporation ont été limitées par voie réglementaire. Toutefois, ces solutions n'ont pas donné toute satisfaction car les dispositifs auxquels elles ont conduit sont en général complexes et peu efficaces. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un bouchon de réservoir anti-évaporation de conception particulièrement simple et s'opposant efficacement à l'évaporation du carburant. A cet effet, ce bouchon de réservoir de carburant ou de tout autre fluide volatil, s'opposant aux pertes de fluide par évaporation vers l'extérieur, est caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens obturateurs laissant pénétrer l'air à l'intérieur du réservoir dès que la pression interne de celuici tombe en-dessous d'un premier seuil de pression légèrement inférieur à la pression atmosphérique, et des seconds moyens obturateurs s'opposant à l'évacuation vers l'extérieur de la vapeur du fluide dès que la pression interne du réservoir devient supérieure à la pression atmosphérique, sauf si cette pression dépasse un deuxième seuil de pression nettement supérieur à la pression atmosphérique auquel cas le surplus de vapeur est évacué vers l'extérieur. Le bouchon suivant l'invention présente un avantage tout particulier lorsqu'il est utilisé sur un réservoir de carburant d'un véhicule automobile. En effet, un tel réservoir étanche est soumis à une dépression lors de la période de consommation du carburant et au contraire à une surpression lors de la période de chauffage du réservoir à l'arr8t. Les valeurs ainsi alternées de dépression et de surpression à l'intérieur du réservoir non seulement entrat- nient une perturbation de la pression dans le circuit d'alimentation du moteur mais encore elles peuvent avoir une influence néfaste sur la tenue des assemblages des parties du réservoir.Le bouchon suivant l'invention évite ces inconvénients du fait que l'admission d'air dans le réservoir s'effectue automatiquement à partir d'une vapeur très faible de la dépression , valeur qui est parfaitement contrôlée, a 1 o r s que l'évacuation vers ltextérieur des vapeurs de carburant remplissant le réservoir n'est possible que si une surpression importante régne dans celui-ci, La valeur de cette surpression est au maximum celle qui correspond à la résistance imposée au réservoir par voie réglementaire ou suivant les spécifications des constructeurs. On décrira ci-après, 3 titre d'exemples non limitatifs, diversesformes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel: La figure I est une vue en coupe axiale d'un bouchon de réservoir pourvu de moyens obturateurs hydropneumatiques. La figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de l'obturateur hydraulique La figure 3 est une vue en carpe d'une variante d'exécution d'un bouchon de réservoir suivant Itinvention. La figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de 11 obturateur hydrauliquè La figure 5 est une vue en coupe axiale d'un bouchon de réservoir utilisant des obturateurs mécaniques. La figure 6 est une vue en coupe axiale d'une variante d'exécution dtun bouchon de réservoir comportant les obturateurs mécaniques. Les figures 7, 8 et 9 sont des schémas semblables à celui de la figure 6 et illustrant le fonctionnement du bouchon de réservoir, Le bouchon de réservoir représenté sur les figures 1 et 2 comporte un corps cylindrique 1 solidaire, à sa partie supérieure , d'un couvercle transversal 2. Le corps cylindrique 1 est percé de trois conduits vertican3s à savoir un conduit 3 de grand diamètre et deux conduits 4 et 5 de plus petits diamètres.Les trois conduits 3 4, 5 sont obturés à leurs extrémités superiearesfi par le couvercle transversal 2, les deux conduits 3 et 5 étant percés de part en part dans le corps 1 et obturés, leurs extrémités inférieures > par des bouchons respectifs 6 et 7. Le conduit central 4, plus cod que les deux autres conduits 3 et 5, est un conduit borgne, dans lequel débouche un tube horizontal et transversal 8 qui traverse le conduit 3, en étant perforé, dans cette zone5 d'orifices 9, et qui débouche à l'extérieur du corps 1, par un orifice 11. Le conduit central 4 est ainsi en communication en permanence, par l'intermédiaire du tube 8, avec l'intérieur du réservoir où est placé le bouchon suivant ltinvention. A sa partie supérieure le conduit 4 présente un chambrage 12 de plus grand diamètre dans lequel est logé un obturateur coulissant 13 rappelé contre l'orifice du conduit 4 sous l'action d'un ressort de rappel 14 placé dans le chambrage 12. Au dessus de ltobturateur mobile 13 est d sposé un étranglement 15 qui communique avec un trou d'entrée d'air 16 percé dans le couvercle 2, dans l'axe du conduit 4. Le chambrage 12 communique avec le conduit 5 par ltintermédiaire d'un tube horizontal et transversal 17 qui est perforé d'orifices 18 dans la zone où ce tube s'étend en travers du conduit 5. Le conduit 5 présente, à sa partie inférieure, un chambrage de plus grand diamètre 19 dans lequel est logé un obturateur hydraulique désigné dans son ensemble par 21. Cet obturateur comprend un clapet mobile constitué par un flotteur 20 en forme de cloche lequel peut coulisser sur la partie supérieure7L du bouchon 7, cette partie supérieure ayant un diamètre plus petit que celui du chambrage 19. Cette partie supérieure est percée d'un conduit axial 22 qui débouche dans la face supérieure de la partie 7a et qui communique également avec la surface latérale de cette dernière par des conduits transversaux 23.A sa partie inférieure le /dans la partie inférieure de sa jupe latérale, flotteur 20 formant clapet mobile présente/ des fentes longitudinales 24 assurant la communication entre le chambrage 19 et le conduit interne 22. Le bouchon 7 présente également des conduits transversaux 25 qui font communiquer le conduit axial 22 avec une gorge annuaire périphérique 26 laquelle communique, par l'intermédiaire dtun conduit transversal et horizontal 27, avec la partie inférieure du conduit 3. Une certaine quantité de liquide 28, formant jointhydrauliquS rempli!: la partie inférieure du conduit 3, le conduit de liaison transversal 27 et la partie inférieure de l'obturateur hydraulique 21, ce liquide 28 n'était sensible aux va:pQrstions. - ..- Le fonctlonnement du boucnon qui vlen;aetre aecra est le suivant dans des conditions de fonctionnement normales l'obturateur mécanique 13 est plaqué sur son siège par le ressort 14 et s'oppose ainsi à toute sortie de vapeur de carburant vers l'extérieur. La vapeur du carburant présente dans le réservoir remplitle conduit 3 de grand diametre, ainsi que la partie inférieure du conduit central 4 de petit diamètre. Par ailleurs, aucune dépression n'étant présente dans le réservoir, le flotteur 20 formant clapet est repoussé vers le haut sur son siège par le liquide 28 remplissant en grande partie ltobturateur hydraulique 21. Si une dépression apparat dans le réservoir, le niveau du liquide formant joint hydraulique s'abaisse dans l'obturateur hydraulique 21 et s'élève au contraire dans le conduit 3. Si la dépression atteint-et dépasse une valeur prédéterminée t p, b liquide s'abaisse au niveau du conduit 27 et l'air peut alors pénétrer dans le réservoir en passant à travers le trou central de petit diamètre 16 percé dans le couvercle 2, le chambrage 12, le tube perforé 17, le conduit 5, le chambrage 19 et de là par le conduit de liaison 27 dans le conduit 3 puis, par le tube 8, à l'intérieur du réservoir . Dès que la dépression diminue en valeur, le joint hydraulique rejoue son ralle et interrompt l'introduction d'air dans le réservoir. Le seuil de dépression B p à partir- duquel l'obturateur hydraulique 21 s'ouvre, correspond à la hauteur de la colonne de liquide, au reposa dans l'obturateur 21 et le conduit 3. L'obturateur mécanique 13 intervient pour permettre l'évacuation à l'extérieur de la vapeur de carburant, si la surpression dans le réservoir devient trop importante. En effet cet obturateur 13 est soumis en permanence à la pression régnant à l'intérieur du réservoir, pression qui lui est appliquée par le tube horisontal 8. Si cette pression dépasse un seuil critique, l'obturateur 13 est repoussé à l'encontre de l'action de son ressort de rappel 14 et la vapeur de carburant peut s'échapper à l'extérieur en passant à travers le trou 16. Le volume soumis à la pression de la vapeur de carburant; doit avoir une forme telle que la surface soit grande par rapport à la hauteur et que la variation de hauteur soit faible pour obtenir la fermeture de l'obturateur 13 de retenue de la vapeur. Les figures 3 et 4 représentent une variation d'exécution semblable à celle des figures 1 et Z et dans laquelle les memes éléments constitutifs sont affectés des mêmes numéros de référence. Dans ce cas le corps 1 du bouchon est, en position d'utilisation, incliné par rapport à la verticale. I1 en est de mene des conduits 3, 4 et 5 mais toutefois les parties inférieures des conduits 3 et 5, qui contiennent le liquide 28 constituant le joint hydraulique, sont verticales, de même que les bouchons 6 et 7. Dans cette variante d'exécution le chambrage I9 prévu à la partie inférieure du conduit 5 communique directement avec Ia gorge périphérique 26 ménagée dans le bouchon 7. Le fonctionnement du bouchon suivant les figures 3 et 4 est en tout point semblable à celui précédemment décrit. On décrira maintenant, en se reférant à la figure 5, une variante d'exécution de l'invention. Dans cette variante le bouchon comporte un corps externe 31 en forme de cloche, lequel est percé en son centre d'un trou d'entrée d'air 32. Dans ce corps sont logées deux capsules planes à savoir une capsule supérieure 33 et une capsule inférieure 34 qui maintiennent entre elles deux membranes à savoir une membrane supérieure 35 et une membrane inférieure 36. Ces deux membranes sont accolées et elles sont maintenues en place du fait que leurs bords sont pincés entre les bords respectifs des deux capsules 33, 34 sertis entre eux.L'ensemble des deux capsules 33, 34 et des deux membranes qu'elles contiennent 35, 36 est maintenu en place dans le corps du bouchon 31, par tous moyens appropriés, par exemple une collerette interne 37 et un organe de retenue 38. La capsule supérieure 33, la membrane supérieure 35 et la capsule inférieure 34 sont percées respectivement, en leuls centres, de trous de passage d'air 39, 41 et 42. La membrane inférieure 36 est elle aussi percée de trous de passage d'air 43, lesquels sont toutefois décalés latéralement par rapport à l'axe du bouchon Le fonctionnement des membranes 35, 36 est lié à la tension initiale et à l'élasticité de chacune d'elles qui jouent mutuellement le rôie de siège et d'élément de fermeture, par action directe de l'une sur dans la forme d'exécution illustrée sur la figure 5.La membrane supérieure 35 qui est percée d'un ou plusieurs orifices 41, est choisie due de manière à avoir une rigidité supérieure à celle/la membrane inférieure 36 et ce d'une quantité donnée conditionnant le fonctionnement de sécurité du fait des efforts qui lui sont transmis par les orifices pratiqués au travers de la membrane inférieure 36. Le fonctionnement du bouchon étanche représenté sur la figure 5 est le suivant: dans les conditions de fonctionnement normal les deux membranes 35, 36 sont plaquées ltune contre I'autre et interrompent toute communication entre ltinterieur du réservoir sur lequel est placé le bouchon et I'extérieur. Si une dépression est créée à l'intérieur du réservoir, elle est transmise, à travers le ou les trous 42 de la capsule inférieure 34, à une section de la membrane intérieure 36 qui est très grande par rapport à la section de la membrane supérieure 35 apparaissant au travers des orifices 43 prévues dans la membrane inférieure 36 et soumise effectivement à la dépression.Il en résulte que la membrane inférieure 36 peut se déformer en etaut attirée vers le bas et en s'écartant ainsi de la membrane supérieure 35, ce qui établit une communication entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir: de l'air peut alors pénétrer dans ce dernier, Inversement, si une pression supérieure à la pression atmosphérique régne dans le réservoir, cette pression s'applique à la membrane inférieure 36 sur une grande section et sur la membrane supérieure 35 sur une faible section qui est la somme des aires des trous 43 ménagés dans la membrane inférieure 36. n en résulte que la membrane inférieure 36 est plaquée instantanément sous la membrane supérieure 35, obturant ainsi le ou les trous 41 percés dans cette membrane. Si la pression dans le réservoir augmente par trop,la déformation de la membrane inférieure 36, du fait de ses caractéristIques, de sa forme, de sa tension initiale, est limitée alors que celle de la membrane supérieure 35 est encore possible puisque cette membrane est soumise à la pression interne appliquée à travers les trous 43. Pour un certain seuil de pression, la membrane 35 peut alors se deformer en ss urvant vers le haut et en s'éloignant de la membrane 36, ce qui etab7it une communication entre l'intérieur du réservoir et lrextêrieur : la vapeur de carburant sous forte pression à l'intérieur du réservoir peut alors s'échapper à l'extérieur. Le nombre, la forme et la section des orifices de chaque membrane permettent d'ajuster, avec ives paramétres liés aux membranes, les valeurs des seuils de dépression et de pression auxquels intervint le bouchon. Dans la variante d'exécution illustrée sur les figures 6 à 9, un élément rigide ou à élasticité ,coLtrE31ée 44 est interposé entre les deux membranes supérieure 35- et inférieure 36.Cet élément intermédiaire 44, qui peut être constitue par exemple par un feuillard déformable élasticuement. est percé de trous disposés en regard des trous correspon- - - - -- - vers le haut dants des deux membranes, à savoir d'un trou central 45 à bord cambré/ formant siège, lequel est placé en regard du trou central 41 de la membrane supérieure 35. et des trous latéraux 46. également à bord s vers le bas cambrds/formant sièges, lesquels sont disposés en regard des trous 43 de la membrane inférieure 36. Les figures 7, 8 et 9 illustrent le fonctionnement de ce bouchon étanche: en cas de dépression, la membrane 36 se déforme vers le bas en prenant une forme convexe tournée vers le bas, les trous 43 de cette membrane s'écartent des sièges 46 ménagés dans l'élément intermédiaire 44 et l'air peut ainsi pénétrer à ltintérieur du réservoir en passant à travers le ou les trous centraux 45 ménagés dans la membrane supérieure 35. Si la pression à l'intérieur du réservoir augmente, la membrane inférieure 36 est plaquée sur l'élément intermédiaire 44 (figure 8) et la communication avec l'extérieur est interrompue à 12 endroit de la zone de contact du siège 45 de la membrane supe'rieure 35 et du trou central 41 de la membrane supérieure 35. Si la pression interne s'élève par trop, la membrane supérieure 35 se déforme à son tour en prenant une convéxit6 tournée vers le haut, ce qui a pour effet d'écarter le trou 41 du siège 45.: la vapeur de carbu rant sous pression à l'intérieur du réservoir peut alors s'échapper à llextérieur en passant à travers les trous 43, 46, puis entre l'élément intermédiaire 44 et la membrane supérieure 45 et enfin à travers le ou les trous 41 de cette dernière. On peut prévoir des ressorts additionnels de réglage pour chaque membrane, ou bien au droit du ou des orifices pour faciliter le réglage. REVENDICATIONS 1. - Bouchon de réservoir de carburant ou de tout autre fluide volatil opposant aux pertes de fluide par évaporation vers l'extérieur, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens obturateurs laissant pénétrer l'air à l'intérieur du réservoir dès que la pression interne de celui-ci tombe endessous d'un premier seuil de pression légèrement inférieur à la pression atl'évacuation mosueriquess et des seconds moyens obturateurs s'opposanFa 7 vers l'exté- rieur/la vapeur du fluide dès que la pression interne du réservoir devient à la pression atmosphérique sauf si cette pression dépasse supérieur/ un deuxième seul de pression nettement supérieur à la pression atmosphérique auquel cas le surplus de vapeur est évacué directement à l'exté- rieur. 2. - Bouchon de réservoir suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un corps 1 solidaire, à sa partie supérieure, d'un couvercle transversal 2, le corps 1 étant percé de premier, deuxième et troisième conduits verticaux 3, 4, 5, obturés à leurs extrémités supérieures, par le couvercle transversal 2, le deuxième conduit 4 communiquant directement avec l'intérieur du réservoir sur lequel est placé le bouchon et avec un trou d'entrée d'air 16 percé dans le couvercle 2, par l'intermédiaire d'un obturateur mobile 13 rappelé en position fermée par un ressort 14, le premier conduit communiquant avec l'intérieur du réservoir et le troisième conduit communiquant avec l'orifice d'entrée d'air 16 percé dans le couvercle 2, les premier et troisième conduits étant également reliés entre eux, à leurs parties inférieures, par l'intermédiaire dtun obturateur hydraulique 21. 3.- Bouchon de réservoir suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'obturateur mobile 13 est monté à coulissement dans un chambrage 12 de plus grand diamètre, dans lequel débouche le deuxième conduit 4 qui est borgne, ce chambrage 12 contenant également un étranglement 15 communiquant avec l'orifice d'entrée d'air 16 percé dans le couvercle 2, ce chambrage 12 cùmmu- niquant également avec le troisième conduit 5 par l'intermédiaire drun tube 17 percé d'orifices 18 dans la zone où ce tube s'étend en travers du conduit 5. 4. - Bouchon de réservoir suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le deuxième conduit 4 communique avec l'extérieur du corps 1, c'est-à-dire l'intérieur du réservoir, par un tube transversal 8 qui traverse le premier conduit 3, en étant perforé} dans cette zone, d'orifices 9. 5.- Bouchon de réservoir suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le troisième conduit 5 présente, à sa partie inférieure, un chambrage de plus grand diamètre 19, dans lequel est logél'obturateur hydraulique 21, cet obturateur comportant un clapet mobile constitué par un flotteur 20, ce clapet flottant dans une certaine quantité de liquide 28 formant joint hydraulique et remplissant la partie inférieure du troisième conduit 5, ainsi que la partie inférieure du premier conduit 3 qui est reliée,par un conduit de liaison transversal 27, à la partie inférieure du troisième conduit 5. 6.- Bouchon de réservoir suivant la revéndication 5, caractérisé en ce que le chambrage 19 prévu à la partie inférieure du troisième conduit 5 est obturé par un bouchon 7 faisant partie de 11 obturateur hydraulique 21, ce bouchon comportant une gorge périphérique 26 communiquant avec le conduit de liaison transversal 27, cette gorge périphérique 26 étant elle-même reliée, par des conduits transversaux 25 avec un conduit axial 22 débouchant dans la face supérieure de la partie supérieure 7a du bouchon 7, cette partie supérieure ayant un diamètre plus petit que celui du chambrage 19, le clapet mobile formant flotteur 20 ayant la formedinecloche et pouvant coulisser sur la partie supérieure 7a du bouchon 7, le clapet mobile 20 en forme de cloche présentant, dans la partie inférieure de sa jupe latérale, des fentes longitudinales 24. 7.- Bouchon de réservoir suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que son corps I est incliné par rapport à la verticale et les parties inférieures des premier et troisième conduits 3, 5, qui sont obturés par des bouchons 6 et 7 et dans lesquelles est logé le liquide 28 faisant partie de l'obturateur hydraulique 21, sont verticales. 8.- Bouchon de réservoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un corps externe 21, en forme de cloche, lequel est percé d'un trou d'entrée d'air 32 et dans lequel sont logées deux capsules planes, à savoir une capsule supérieure 33 et une capsule inférieure 34, maintenant entre elles deux membranes accolées, à savoir une membrane supérieure 35 et une membrane inférieure 36, les bords de ces membranes étant pincés entre les bords respectifs des deux capsules 33, 34, la capsule supérieure 33, la membrane supérieure 35 et la capsule inférieure 35 étant percées respectivement, en leurs centres , de trous de passage d'air 39, 41 et 42, la membrane inférieure 36 étant également percée de trous de passage d'air 43 décalés latéralement par rapport à l'axe du bouchon. 9.- Bouchon de réservoir suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'un élément rigide ou à élasticité contr8lée 44 est interposé entre les deux membranes supérieure 35 et inférieure 36, cet élément intermédiaire 44 étant percé de trous disposés en regard des trous correspondants des deux mem branes, à savoir un trou central 45 placé en regard du trou central 41 de la membrane supérieure 35, et des trous latéraux 46 disposés en regard des trous 43 de la membrane inférieure 36.