Brevet FR2669864A1 — publié le 19920605

CLAPET DE VENTILATION POUR UN RESERVOIR DE CARBURANT D'UN VEHICULE La présente invention concerne un clapet combiné pour la ventilation d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule à moteur, ce clapet ayant un boîtier contenant un circuit pour le passage de gaz, notamment d'air, entre le réservoir et un orifice de ventilation, ledit circuit comportant une soupape de surpression agencée pour s'ouvrir quand la pression dans le réservoir dépasse une première valeur limite, une soupape de dépression agencée pour s'ouvrir quand une dépression dans le réservoir dépasse une deuxième valeur limite, et une soupape de renversement, raccordée en série à chacune des deux autres soupapes et agencée pour être ouverte dans une position dite normale du clapet, où celui-ci a une inclinaison faible ou nulle par rapport à la verticale, et pour se fermer quand l'inclinaison du clapet dépasse une troisième valeur limite. Les clapets combinés de ce genre doivent assurer plusieurs fonctions ayant chacune des exigences spécifiques. Pour évacuer les vapeurs de carburant dégagées quand le réservoir s'échauffe, en particulier les vapeurs d'essence la soupape de surpression doit s'ouvrir à une pression prédéfinie et précise, par exemple 20 mbars, puis laisser passer un débit de gaz assez élevé avec une perte de charge relativement faible en regard de la pression d'ouverture.Pour laisser entrer de l'air dans le réservoir afin de compenser le volume de carburant consommé, la soupape de dépression doit s'ouvrir pour une dépression relativement faible, de Tordre de 5 mbars, puis laisser passer un débit d'air qui n'a pas besoin d'être aussi grand que dans la soupape de surpression. Enfm, la soupape de renversement doit empêcher que du carburant liquide s échappe si le véhicule se renverse, mais il est aussi souhaitable quelle se ferme en cas de remontée intempestive du carburant dans le clapet. Parmi les clapets combinés connus actuellement, la plupart utilisent des soupapes à ressorts ou à membranes élastiques. Toutefois, les dispositifs à ressorts présentent une imprécision relativement grande, à cause de leurs caractéristiques de fabrication. En outre, la perte de charge augmente rapidement avec le débit, à moins de prévoir des constructions assez complexes, donc délicates et coûteuses. L'assemblage est rendu plus compliqué en raison de la précontrainte à appliquer aux ressorts. D'autre part, les soupapes à membranes élastiques ont aussi une imprécision assez grande dans leurs caractéristiques, en fonction de la nature de la matière synthétique et des membranes, des tolérances de fabrication et du vieillissement de la matière, ce qui limite leur emploi à la soupape de dépression, dans laquelle les exigences sont les moins sévères parce que la sécurité n'est pas primordiale dans ce cas. La demande de brevet français n" 2 606 856 décrit un clapet combiné du genre indiqué plus haut, avec des soupapes de surpression et de dépression qui sont branchées en parallèle entre elles, mais en série avec la soupape de renversement. Les trois soupapes sont placées les unes au-dessus des autres dans un corps cylindrique ayant deux chambres superposées séparées par une cloison pourvue dtun orifice central. La chambre supérieure contient les soupapes de surpression et de dépression, du type à ressorts, tandis que la chambre inférieure contient la soupape de renversement, en particulier un flotteur coulissant qui obture l'orifice central quand il est soulevé par du carburant liquide entrant par un orifice inférieur, ou par une bille se déplaçant latéralement en cas d'inclinaison excessive du véhicule.A part les inconvénients inhérents aux ressorts, ce clapet est relativement haut, donc encombrant au-dessus du niveau maximal du liquide dans le réservoir. La présente invention a pour but de créer un clapet combiné assurant un fonctionnement précis et sûr et de faibles pertes de charge dans le circuit des gaz, notamment en évitant autant que possible l'utilisation de ressorts, tout en ayant une construction simple et compacte. Dans ce but, l'invention concerne un clapet du type indiqué plus haut, caractérisé en ce que le boîtier comporte une cavité intérieure ayant des orifices inférieurs qui communiquent avec le réservoir et qui sont fermés respectivement par la soupape de surpression et par la soupape de dépression, et un orifice supérieur qui communique avec l'orifice de ventilation et qui est fermé par la soupape de renversement, en ce que la soupape de surpression comporte un organe d'obturation disposé dans ladite cavité et s'appliquant par gravité sur un siège entourant l'orifice inférieur correspondant, et en ce que la soupape de renversement comporte un flotteur disposé dans ladite cavité. De préférence, l'organe d'obturation de la soupape de surpression et le flotteur de la soupape de renversement sont montés de manière coulissante dans des logements respectifs parallèles orientés sensiblement verticalement dans ladite position normale du clapet, et ces logements sont communicants latéralement et débouchent vers le haut dans une chambre supérieure faisant partie de ladite cavité. La soupape de dépression est située de préférence dans un fond de ladite cavité, à un niveau inférieur à ceux du flotteur et dudit organe d'obturation dans ladite position normale. Cette soupape de dépression peut être du type à membrane élastique, cette membrane recouvrant, du côté du réservoir, une série d'orifices inférieurs ménagés dans ledit fond. Dans une forme de réalisation avantageuse de la soupape de surpression, l'organe d'obturation de cette soupape comporte un corps allongé qui est guidé par des surfaces latérales du logement correspondant et pourvu d'une tête inférieure arrondie qui s'appuie sur un siège conique entourant l'orifice inférieur fermé par cette soupape. Dans une forme de réalisation avantageuse, la soupape de renversement comporte une tête d'obturation qui est solidaire du flotteur et située dans ladite chambre supérieure, cette tête -étant agencée pour s appliquer sur un siège entourant ledit orifice supérieur. De préférence, le flotteur est ouvert vers le bas, de manière à pouvoir se remplir de carburant quand le clapet et le réservoir sont renversés. En outre, la soupape de renversement peut comporter une bille reposant sur une surface concave et supportant le flotteur dans ladite position normale, cette bille étant disposée à l'intérieur du flotteur, et ladite surface concave étant située sur une partie du boîtier qui est proéminente vers le haut et qui est entourée par une jupe cylindrique formant la partie inférieure du flotteur.Le flotteur peut être formé d'une seule pièce moulée comprenant, de bas en haut, ladite jupe cylindrique ouverte vers le bas, une partie conique agencée pour s'appuyer sur la bille, et ladite tête d'obturation agencée pour fermer l'orifice supérieur. Le boîtier peut avantageusement être formé de deux pièces moulées en matière synthétique, à savoir un corps ouvert vers le haut et pourvu d'un fond dans lequel sont ménagés lesdits orifices inférieurs, et un couvercle obturant de manière étanche l'ouverture supérieure du corps et pourvu dudit orifice supérieur et d'un conduit transversal raccordé à cet orifice, ledit conduit ayant une extrémité proéminente latéralement par rapport au corps. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan d'un corps d'un clapet combiné selon l'invention, dont on a enlevé le couvercle, - la figure 2 est une vue en coupe verticale du clapet combiné, suivant la ligne II-II de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en coupe verticale du clapet combiné suivant la ligne III-III de la figure 1. En référence aux figures, le clapet combiné selon l'invention comporte un boîtier en matière synthétique 1, composé d'un corps 2, ouvert vers le haut, et d'un couvercle 3 qui obture de manière étanche l'ouverture supérieure du corps 2 auquel il est scellé, par exemple par soudure aux ultrasons, le long d'un rebord 4 du couvercle. La forme extérieure du boîtier 1 est approximativement cylindrique et présente, comme le montre la figure 1, un méplat latéral 5 garantissant le montage du clapet dans une orientation correcte. Le boîtier 1 contient une cavité interne d'un seul tenant, comprenant une chambre supérieure 6 et trois chambres juxtaposées 7, 8 et 9 qui sont cylindriques dans le cas présent, mais qui pourraient avoir une autre forme.Ces trois chambres 7, 8 et 9 communiquent chacune avec la chambre supérieure 6, et en outre elles communiquent latéralement entre elles par des passages transversaux 10, 11 et 12 s'étendant sur la majeure partie de leur hauteur, comme le montre la figure 2. Au-dessus de la chambre 9, le couvercle 3 comporte un orifice supérieur 13 entouré par un siège 14 et formant l'entrée d'un conduit de sortie 15 qui débouche à l'extérieur dans un embout latéral 16 proéminent par rapport au corps 2. Cet embout est destiné à être raccordé à un orifice de ventilation, par exemple dans la pipe de remplissage du réservoir de carburant auquel le clapet est associé. Du côté du bas, le clapet communique avec la zone supérieure de l'intérieur du réservoir, dans laquelle se trouvent de l'air et des vapeurs de carburant quand le véhicule est dans une position normale. Le corps 2 peut être raccordé au réservoir directement ou par une tubulure appropriée 19, représentée schématiquement en trait interrompu dans la figure 3. Du côté de cette tubulure ou du réservoir, le corps 2 comporte un fond 20 pourvu d'un orifice 21 en regard de la chambre 7 et d'une série dtorifices 22, disposés en cercle, en regard de la chambre 8. Par contre, ce fond est fermé en regard de la chambre 9, dans laquelle il présente une protubérance cylindrique 23 donnant à cette chambre une forme essentiellement annulaire et ayant à son sommet une surface concave 24, de préférence conique, sur laquelle repose une bille 25.La protubérance 23 et sa surface 24 sont centrées sur un axe vertical 26 sur lequel est également aligné l'orifice supérieur 13. La chambre 7 contient une soupape de surpression, formée par un siège conique 30 et un organe d'obturation 31 pourvu d'une tête hémisphérique 32 reposant sur le siège 30 par lteffet de la gravité. L'organe d'obturation 31 a un corps en matière synthétique 33 de forme sensiblement cylindrique, contenant une insertion métallique 34 qui lui donne une masse calibrée déterminant une pression d'ouverture précise dans la position normale du clapet. Le corps cylindrique 33 est guidé verticalement par les parois de la chambre 7. Dans un prototype qui fonctionne d'une manière optimale, il a un diamètre d'environ 16 mm et est entouré par un jeu radial d'environ 0,25 mm assurant à la fois un guidage correct et un passage suffisant pour les gaz. Ce passage est également facilité par des rainures verticales telles que 35 (figure 1) dans les parois de la chambre 7.La masse de l'organe d'obturation 31 est choisie de manière qu'il se soulève du siège 30 pour une surpression de 20 mbars à l'intérieur du réservoir. Les vapeurs de carburant peuvent alors s'échapper, avec une faible perte de charge, le long du siège 30 pour suivre les parois de la chambre 7 et également s'échapper latéralement dans les chambres voisines 8 et 9 par les passages transversaux 10 et 12. Elles atteignent alors la chambre supérieure 6 et s'échappent par l'orifice 13 et le conduit 15. Pour un débit de sortie d'air de 2000 litres par heure, le prototype réalisé présente une perte de charge inférieure à 40 mbars. Au fond de la chambre 8, une soupape de dépression est formée par une membrane 38 en élastomère, ayant une lèvre annulaire souple 39 qui recouvre la couronne d'orifices 22 du côté de l'intérieur 19 du réservoir. La membrane 38 a une tige centrale 40 en forme de bouton, engagée dans un orifice correspondant 41 ménagé dans le fond 20 du boîtier. La membrane 38 est faite d'un élastomère dont les caractéristiques sont stables en présence d'essence. Ce type de membrane permet une faible pression d'ouverture et une faible perte de charge pour un débit d'air fixé généralement à 500 litres par heure. La soupape dite de renversement comporte un flotteur 42 fait d'une pièce en matière synthétique moulée qui peut coulisser verticalement dans la chambre 20. Cette pièce a une jupe inférieure cylindrique 43 qui est guidée par les parois de la chambre 9 et qui s'étend dans la partie annulaire de cette chambre, autour de la protubérance 23 du fond. Plus haut, le flotteur a une partie conique 44 reposant sur la bille 25, et une tête proéminente 45 de forme hémisphérique ou conique, agencée pour s'appuyer contre le siège 14 de façon à obturer l'orifice de sortie 13 quand le flotteur 42 est poussé dans la direction de l'axe 26.Dans la position normale du clapet combiné, où l'axe 26 est approximativement vertical et l'orifice 13 se trouve en haut, la soupape formée par le siège 14 et la tête 45 du flotteur est largement ouverte, de sorte que les gaz peuvent la traverser avec une perte de charge insignifiante. Cette soupape se ferme soit en cas de remontée du carburant liquide du réservoir dans le clapet, soit en cas d'inclinaison excessive du clapet, correspondant à un renversement du véhicule. Par exemple, en cas de remplissage excessif du réservoir, le liquide peut entrer dans le boîtier 1 par l'orifice 21 en ouvrant la soupape de surpression. Il passe alors directement de la chambre 7 à la chambre 9 par le passage transversal 12. Comme de l'air est emprisonné à l'intérieur du flotteur 42, celui-ci monte et obture l'orifice supérieur 13.En revanche, si le véhicule se renverse, la soupape de renversement peut se fermer même s'il n'y a pas d'irruption de carburant dans le boîtier. En effet, la bille 25 se déplace latéralement, dès que l'inclinaison de l'axe 26 dépasse l'angle d'inclinaison de la surface conique 24, ce qui pousse le flotteur 42 contre le siège 14. Bien entendu, du carburant liquide va entrer dans le boîtier 1 dès que l'inclinaison sera assez forte. Comme le flotteur 42 est ouvert, la bulle d'air qu'il contient pourra s'en échapper et le carburant aura tendance à le presser encore plus fort contre le siège 14 de manière à obturer la sortie du clapet. Si le renversement se poursuit au-delà de l'horizontale, le poids de la bille 25 agit directement sur le flotteur dans le sens de la fermeture de la soupape.Ainsi, la forme ouverte du flotteur 42 entourant la bille 25 permet non seulement une construction particulièrement compacte, mais également un fonctionnement sûr de la soupape de renversement, puisque le flotteur ne flotte plus du tout en cas de renversement complet, si la masse volumique de la matière qui le compose est supérieure à celle du carburant. La description qui précède montre que le clapet combiné selon l'invention se compose de pièces pouvant être fabriquées par moulage et être assemblées d'une manière simple, donc à peu de frais. Grâce au fonctionnement basé avant tout sur la gravité et grâce à l'absence de tout ressort métallique, les valeurs limites d'ouverture ou de fermeture des soupapes peuvent être maintenues dans des tolérances étroites, et en outre les pertes de charge après ouverture des soupapes sont faibles. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. Par exemple, la soupape de dépression pourvue de la membrane 38 pourrait être prévue directement au fond de la ch-ambre 9 contenant le flotteur. Dans une autre variante, la soupape de dépression pourrait être du type à gravité, avec un organe d'obturation tel qu'une bille, mais cette solution serait un peu plus coûteuse que la version à membrane. Revendications 1. Clapet combiné pour la ventilation d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule à moteur, le clapet ayant un boîtier contenant un circuit pour le passage de gaz, notamment d'air, entre le réservoir et un orifice de ventilation, ledit circuit comportant une soupape de surpression agencée pour s ouvrir quand la pression dans le réservoir dépasse une première valeur limite, une soupape de dépression agencée pour s'ouvrir quand une dépression dans le réservoir dépasse une deuxième valeur limite, et une soupape de renversement, raccordée en série à chacune des deux autres soupapes et agencée pour être ouverte dans une position dite normale du clapet, où celui-ci a une inclinaison faible ou nulle par rapport à la verticale, et pour se fermer quand l'inclinaison du clapet dépasse une troisième valeur limite, caractérisé en ce que le boîtier (1) comporte une cavité intérieure (6 à 9) ayant des orifices inférieurs (21, 22) qui communiquent avec le réservoir et qui sont fermés respectivement par la soupape de surpression et par la soupape de dépression, et un orifice supérieur (13) qui communique avec l'orifice de ventilation et qui est fermé par la soupape de renversement, en ce que la soupape de surpression comporte un organe d'obturation (31) disposé dans ladite cavité et s'appliquant par gravité sur un siège (30) entourant l'orifice inférieur correspondant (21), et en ce que la soupape de renversement comporte un flotteur (42) disposé dans ladite cavité. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation (31) de la soupape de surpression et le flotteur (42) de la soupape de renversement sont montés de manière coulissante dans des logements respectifs parallèles (7, 9) orientés sensiblement verticalement dans ladite position normale du clapet, et en ce que ces logements (7, 9) sont communicants latéralement et débouchent vers le haut dans une chambre supérieure (6) faisant partie de ladite cavité. 3. Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape de dépression est située dans un fond (20) de ladite cavité, à un niveau inférieur à ceux du flotteur (42) et dudit organe d'obturation (31) dans ladite position normale. 4. Clapet selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape de dépression est du type à membrane élastique (38), cette membrane recouvrant, du côté du réservoir, une série d'orifices inférieurs (22) ménagés dans ledit fond (20). 5. Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'obturation (31) de la soupape de surpression comporte un corps allongé (33) qui est guidé par des surfaces latérales du logement correspondant (7) et pourvu d'une tête inférieure arrondie (32) qui s'appuie sur un siège conique (30) entourant l'orifice inférieur (21) fermé par cette soupape. 6. Clapet selon la revendication' 2, caractérisé en ce que la soupape de renversement comporte une tête d'obturation (45) qui est solidaire du flotteur (42) et située dans ladite chambre supérieure (6), cette tête étant agencée pour s'appliquer sur un siège (14) entourant ledit orifice supérieur (13). 7. Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le flotteur (42) est ouvert vers le bas, de manière à pouvoir se remplir de carburant quand le clapet et le réservoir sont renversés. 8. Clapet selon la revendication 7, caractérisé en ce que la soupape de renversement comporte une bille (25) reposant sur une surface concave (24) et supportant le flotteur (42) dans ladite position normale, cette bille étant disposée à l'intérieur du flotteur, et ladite surface concave étant située sur une partie (23) du boîtier qui est proéminente vers le haut et qui est entourée par une jupe cylindrique (43) formant la partie inférieure du flotteur (42). 9. Clapet selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que le flotteur (42) est formé d'une seule pièce moulée comprenant, de bas en haut, ladite jupe cylindrique (43) ouverte vers le bas, une partie conique (44) agencée pour s'appuyer sur la bille, et ladite tête d'obturation (45) agencée pour fermer l'orifice supérieur. 10. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (1) est formé de deux pièces moulées en matière synthétique, à savoir un corps (2) ouvert vers le haut et pourvu d'un fond (20) dans lequel sont ménagés lesdits orifices inférieurs (21, 22), et un couvercle (3) obturant de manière étanche l'ouverture supérieure du corps et pourvu dudit orifice supérieur (13) et d'un conduit transversal (15) raccordé à cet orifice, ledit conduit (15) ayant une extrémité (16) proéminente latéralement par rapport au corps.