Brevet FR2622667A1 — publié le 19890505

CLAPET DE MISE A L'AIR LIBRE D'UN RESERVOIR La présente invention concerne un clapet de mise à l'air libre d'un réservoir, en particulier d'un réservoir de carburant pour véhicule automobile, comportant un corps pourvu d'une cavité, d'un orifice d'entrée qui communique avec ledit réservoir et d'un orifice de sortie qui communique avec l'air libre, ce corps comprenant également des moyens mobiles logés à l'intérieur de ladite cavité pour obturer soit l'orifice d'entrée soit l'onfîce de sortie. Selon les normes de sécurité les plus récentes, les véhicules automobiles doivent être équipés d' au moins un clapet de mise à l'air libre du réservoir qui a pour fonctions - de permettre la mise à l'air du réservoir et l'évacuation des vapeurs de carburant en cas de surpression ou de dépression à l'intérieur de ce réservoir, - d'assurer la fermeture hermétique de ce réservoir en absence de surpression, et - d'assurer également la fermeture hermétique de ce réservoir en cas d'inclinaison inhabituelle du véhicule ou de renversement de ce dernier. Il existe déjà des clapets ayant pour but de remplir ce cahier de charges. Les systèmes connus comportent habituellement un organe d'obturation mobile sollicité par un ressort. Ce ressort doit être calibré avec une certaine précision et, malgré toutes les précautions prises, est soumis à une fatigue qui se traduit par une modification de son comportement dans le temps. De ce fait, les systèmes actuels manquent de fiabilité, ce qui constitue un inconvénient grave susceptible de les rendre inaptes à une utilisation dans laquelle le facteur sécurité est primordial. La présente invention se propose de pallier cet inconvénient en réalisant un clapet de mise à l'air libre d'un réservoir qui remplit toutes les fonctions mentionnées ci-dessus, et qui correspond à une construction simple et particulièrement fiable. Ce but est atteint par le clapet selon l'invention caractérisé en ce que lesdits moyens mobiles comprennent deux éléments sphériques disposés sensiblement l'un au-dessus de l'autre, de telle manière que l'élément sphérique inférieur puisse obturer l'orifice d'entrée et que l'élément sphérique supérieur puisse obturer l'orifice de sortie. Selon un mode de réalisation préféré, la cavité du corps comporte un premier logement dans lequel se trouve l'élément sphérique inférieur et un deuxième logement dans lequel se trouve l'élément sphérique supérieur, le premier logement comportant un siège conique inférieur qui converge vers l'orifice d'entrée et le deuxième logement comportant un siège conique supérieur qui converge vers l'orifice de sortie. Selon le mode de réalisation préféré, L'orifice d'entrée et- l'orifice de sortie sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre et les deux sièges coniques sont opposés et reliés entre eux par au moins une surface cylindrique ayant un diamètre quelque peu supérieur au diamètre des éléments sphériques. Selon un premier mode de réalisation, les deux éléments sphériques sont identiques. Dans ce cas, la cavité du corps comporte une section centrale cylindrique localisée entre les deux sièges d'extrémités coniques inférieur et supérieur qui débouchent respectivement sur l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie et les éléments sphériques inférieur et supérieur sont agencés de telle manière que s'ils sont en appui l'un sur l'autre, I'un des deux orifices est nécessairement ouvert. Selon un deuxième mode de réalisation avantageux, les deux éléments sphériques sont différents, I'élément sphérique inférieur ayant un diamètre supérieur à l'élément sphérique supérieur. Dans ce . cas, la cavité comporte une première section cylindrique définissant avec, le siège conique inférieur ledit premier logement de l'élément sphérique inférieur et une deuxième section cylindrique définissant avec le siège conique supérieur ledit deuxième logement de l'élément sphérique supérieur et les éléments sphériques sont agencés de telle manière que lorsqu'ils sont en contact l'un avec l'autre, I'un des deux orifices est nécessairement ouvert. Dans cette deuxième forme de réalisation, les deux sections cylindriques sont de préférence séparées par une section tronconique. Dans la deuxième réalisation, les sections cylindriques ont avantageusement chacune un diamètre quelque peu supérieur au diamètre de l'élément sphérique correspondant. Selon un mode de réalisation avantageux, les deux éléments sphériques peuvent être aimantés. Selon une forme de réalisation particulière, les sièges coniques des éléments sphériques peuvent être légèrement convexes ou concaves. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un mode de réalisation préféré et au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue en coupe axiale du mode de réalisation préféré du clapet selon l'invention, La figure 2 représente une vue en coupe transversale selon la ligne 1-1 de la figure 1, La figure 3 illustre schématiquement une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation du clapet selon l'invention, et Les figures 4 et 5 représentent, sous forme de vues partielles, des variantes de réalisation du clapet selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, le clapet représenté comporte essentiellement un corps 10 pourvu d'une cavité centrale 11, d'un orifice d'entrée 12 et d'un orifice de sortie 13. La cavité 11 contient deux eléments sphériques 14 et 15 disposés sensiblement l'un au-dessus de l'autre. Dans l'exemple représenté, la cavité Il se compose de deux logements, un premier logement 16 contenant l'élément sphérique inférieur 14 et un deuxième logement 17 contenant l'élément sphérique supérieur 15. Le premier logement est délimité par un siège conique inférieur 18 et une surface cylindrique 19. Le deuxième logement 17 est délimité par un siège conique supérieur 20 et une surface cylindrique 21. Les deux surfaces cylindriques 19 et 21 sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre et séparées par une surface intermédiaire tronconique 22. Le corps 10 présente une symétrie axiale autour de l'axe des orifices d'entrée 12 et de sortie 13 également disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Comme le montre très clairement la figure 1, le diamètre de l'élément sphérique 14 est quelque peu inférieur au diamètre de la surface cylindrique 19. De façon analogue, le diamètre de l'élément sphérique supérieur 15 est quelque peu inférieur au diamètre de la surface cylindrique 21. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, la surface cylindrique 21 comporte une série de rainures longitudinales 23 qui facilitent l'évacuation des vapeurs émanant du réservoir en cas de surpression, et évite que l'élément sphérique 15 reste collé contre la surface 21 par capillarité. Il est bien entendu que ces rainures ne sont pas obligatoires, mais ont essentiellement pour but d'accroître le débit et d'éviter les phénomènes de capillarité. Lorsqu'un véhicule équipé de ce type de clapet circule normalement, I'axe de ce clapet est sensiblement vertical. Dans cette position, I'élément sphérique inférieur 14 se trouve en appui sur son siège conique 18 et obture de façon hermétique l'orifice d'entrée 12. L'élément sphérique supérieur 15 est.librement en appui sur l'élément sphérique inférieur 14 et, au hasard des mouvements du véhicule, il peut rouler sur cet élément en prenant appui contre la surface cylindrique 21 définissant le deuxièmé logement de la cavité 11. Dans cette position, L'orifice de sortie 13 est ouvert puisque l'élément sphérique supérieur 15 est en appui sur l'élément sphérique inférieur 14 et qu'un espace libre subsiste entre ledit élément sphérique supérieur 15 et son siege conique 20. S'il se manifeste à l'intérieur du réservoir une surpression suffisante pour soulever momentanément l'élément sphérique inférieur 14 et l'élément sphérique supérieur 15, des vapeurs de carburant en surpression peuvent dans un premier temps pénêtrer dans la cavité Il du corps 10 puis, dans un deuxième temps s'échapper par l'orifice de sortie 13. I1 suffit donc de déterminer le poids des éléments sphériques pour définir avec précision le seuil de supression toléré à l'intérieur du réservoir. Si, pour une raison ou une autre, le véhicule s'incline, l'axe des orifices d'entrée 12 et de sortie 13 s'incline également et forme un angle avec la verticale. Si cette inclinaison dépasse l'angle du siège conique 18, I'élément sphérique inférieur aura tendance à rouler sur ce siège en libérant l'orifice d'entrée. Dans ces conditions, le carburant peut pénétrer à l'intérieur de la cavité Il.' Toutefois, en roulant sur le siège conique 18, l'élément sphérique inférieur 14 repousse l'élément sphérique supérieur 15 vers le haut en appui contre le siège conique supérieur 20. Cet élément sphérique obture à ce moment l'orifice de sortie 13 de sorte que le carburant ayant pénétré à l'intérieur de la cavité 11 ne peut pas s'écouler hors du clapet représenté. En cas de renversement complet du véhicule, I'élément sphérique inférieur 14 occupant alors la position haute a tendance à appuyer l'élément sphérique supérieur 15 contre son siège conique 20, ce qui a pour résultante une obturation hermétique de l'orifice de sortie 13. Le clapet décrit ci-dessus remplit donc complètement le cahier de charges défini précédemment et assure la sécurité des passagers du véhicule en cas d'accident aboutissant au basculement ou au renversement complet de ce véhicule. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation du clapet qui diffère de celui de la figure I essentiellement en ce que les deux éléments sphériques inférieur 34 et supérieur 35 sont identiques. Comme précédemment, le corps 30 comporte une cavité intérieure 31 qui est pourvue d'un siège conique inférieur 38 et d'un siège conique supérieur 40. Ces deux sièges coniques sont reliés entre eux par une surface cylindrique unique 39, et convergent respectivement vers les orifices d'entrée 32 et de sortie 33. Le fonctionnement de ce dispositif est sensiblement le même que celui du clapet décrit en référence à la figure 1. Le corps des clapets respectivement illustrés par les figures 1, 2 et 3 est de préférence réalisé en matière synthétique. Il est constitué de deux coquilles identiques assemblées par collage, soudure, etc... après mise en place préalable des éléments sphériques. Les éléments sphériques sont avantageusement constitués par des billes en acier qui peuvent être aimantées ou non. Le fait d'aimanter les billes permet d'assurer que la bille supérieure est toujours en appui contre la bille inférieure et ne reste pas collée à la paroi du clapet par capillarité. Dans toute la description ci-dessus, les sièges respectifs des éléments sphériques inférieur et supérieur ont été appelés sièges coniques. Il faut toutefois interpréter ce terme dans un sens quelque peu plus large que celui de sa définition géométrique exacte. En effet, la surface des sièges des éléments sphériques inférieur et supérieur pourrait être soit légèrement convexe (voir figure 4), soit légèrement concave (voir figure 5). Dans les deux cas, la surface du siège n'est plus, comme c'est le cas d'une surface conique, engendrée par la rotation d'une droite mais par la rotation d'un arc de cercle, d'un arc de parabole ou d'un arc d'une courbe convexe ou concave quelconque. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais peut se présenter sous de nombreuses variantes évidentes pour l'homme de l'art. En particulier, la forme extérieure du corps peut être quelconque. Les orifices d'entrée et de sortie peuvent être droits ou coudés, voire doubles. Le siège des éléments sphériques peut être profilé différemment. Les matériaux utilisés peuvent être des matières synthétiques, du métal non magnétisable pour le corps du clapet et éventuellement magnétisable pour les éléments sphériques intérieurs. En outre, un réservoir peut être équipé de deux clapets de ce type connectés en sens inverse, dont l'un est prévu pour évacuer les surpressions et dont l'autre, relié au réservoir par un conduit couplé à l'orifice dit de sortie, est prévu pour éliminer une dépression. Revendications 1. Clapet de mise à l'air d'un réservoir, en particulier d'un réservoir de carburant pour véhicule automobile, comportant un corps pourvu d'une cavité, d'un orifice d'entrée qui communique avec ledit réservoir et d'un orifice de sortie qui communique avec l'air libre, ce corps comprenant également des moyens mobiles logés à l'intérieur de ladite cavité pour obturer soit l'orifice d'entrée soit l'orifice de sortie, caractérisé en ce que lesdits moyens mobiles comprennent deux éléments sphériques (14, 15, 34, 35) disposés sensiblement l'un au-dessus de l'autre de telle manière que l'élément sphérique inférieur (14, 34) puisse obturer l'orifice d'entrée (12, 32) et que l'élément sphérique supérieur (15, 35) puisse obturer l'orifice de sortie (13, 33). 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité du corps comporte un premier logement dans lequel se trouve l'élément sphérique inférieur (14, 34) et un deuxième logement dans lequel se trouve l'élément sphérique supérieur (15, 35), en ce que le premier logement comporté un siège conique inférieur (18, 38) qui converge vers l'orifice d'entrée (12, 32) et en ce que le deuxième logement comporte un siège conique supérieur (20, 40) qui converge vers l'orifice de sortie (13, 33). 3. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre et en ce que les deux sièges coniques (18, 20, 38, 40) sont opposés et reliés entre eux par au moins une surface cylindrique (19, 21, 39) ayant un diamètre quelque peu supérieur au diamètre des éléments sphériques. 4. Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux éléments sphériques (34, 35) sont identiques, en ce que la cavité (31) du corps (30) comporte une section centrale cylindrique (39) localisée entre les deux sièges coniques inférieur et supérieur (38, 40) qui débouchent respectivement sur l'orifice d'entrée (32) et sur l'orifice de sortie (33) et en ce que les éléments sphériques inférieur et supérieur sont agencés de telle manière que s'ils sont en appui l'un sur l'autre, I'un des deux orifices est nécessairement ouvert. 5. Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux éléments sphériques (14, 15) sont différents, I'élément sphérique inférieur (14) ayant un diamètre supérieur à l'élément sphérique supérieur (15), en ce que la cavité (11) comporte une première section cylindrique (19) définissant avec le siège conique inférieur (18) ledit premier logement (16) de l'élément sphérique inférieur (14) et une deuxième section cylindrique (21) définissant avec le siège conique supérieur (20) ledit deuxième logement (17) de l'élément sphérique supérieur (15) et en ce que les éléments sphériques sont agencés de telle manière que lorsqu'ils sont en contact l'un avec l'autre, I'un des deux orifices est nécessairement ouvert. 6. Clapet selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux sections cylindriques (19, 21) sont séparées par une section tronconique (22). 7. Clapet selon la revendication 5, caractérisé en ce que les sections cylindriques (19, 21) ont chacune un diamètre quelque peu supérieur au diamètre de l'élément sphérique correspondant (14, 15). 8. Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux éléments sphériques sont aimantés. 9. Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sièges coniques sont légèrement convexes ou concaves.