Brevet FR2675744A1 — publié le 19921030

DISPOSITIF PNEUMATIQUE PILOTE DE GONFLAGE-DEGONFLAGE AUTOMATIQUE D'UNE CAPACITE DE CONFINEMENT D'UN FLUIDE GAZEUX SOUS PRESSION RELATIVE La présente invention concerne le domaine technique du contrôLe à distance du gonflage ou du dégonflage d'une capacité, à partir d'un fluide gazeux sous pression relative, et elle vise, plus particulièrement, le contrôle à distance du gonflage du pneumatique d'une roue de véhicule automobile. Dans le domaine d'application préféré ci-dessus, on sait qu'il est parfois utile de pouvoir contrôler à distance la pression de gonflage des pneumatiques des roues d'un véhicule, de manière à pouvoir adapter la portance de ces derniers en fonction de l'état du sol sur lequel le véhicule se déplace. Ceci est, en particulier, le cas des véhicules tous terrains qui doivent pouvoir progresser dans les meilleures conditions, indifféremment, sur des sols durs, caillouteux, meubles, se succédant, sans que le conducteur soit astreint à interrompre la progression pour apporter, de façon manuelle et lorsque le véhicule est à l'arrêt, une correction appropriée de la pression de gonflage des différents pneumatiques. Cette application n'est donnée qu'à titre d'exemple car, dans de nombreux domaines, il s'avère également utile, sinon nécessaire, de pouvoir adapter à distance la pression de gonflage d'une capacité quelconque de confinement d'un fluide gazeux sous pression relative. Pour résoudre le problème ci-dessus, la technique antérieure offre quelques solutions. L'une d'elles comprend un clapet capable, dans une position de repos, de fermer un circuit de circulation entre la capacité et une source de fourniture d'un fluide sous pression disponible. Dans le cas o il est souhaité procéder au glonflage de la capacité, le clapet est commandé contre l'action d'un ressort de rappel, de manière à ouvrir le circuit de circulation. Dans le cas o il est souhaité procéder à un dégonflage partiel de la capacité, un fluide sous pression est appliqué pour soulever le clapet et la source de fourniture de fluide est isolée pour maintenir le clapet ouvert pendant le temps nécessaire pour produire une décompression lente par l'intermédiaire d'un détendeur. Une telle installation nécessite un circuit de pilotage à distance compliqué et qui devient encore plus complexe lorsqu'il est nécessaire de pouvoir piloter à distance une ou plusieurs capacités, comme cela est le cas dans l'application aux véhicules automobiles. Outre cet inconvénient, il convient de noter que l'opération de dégonflage implique un temps de transit relativement important, impliquant une installation pilotée à distance par un circuit de commande logique cher et fragile. La proposition ci-dessus n'apparaît pas satisfaisante dans l'application aux véhicules automobiles, étant donné que chaque roue, constituant une capacité, doit être isolée de l'installation de pilotage par un joint tournant qui travaille sous forte pression pendant toute la durée de la phase de dégonflage. Un tel joint tournant est donc sollicité de façon intense, à la fois en rotation-et en maintien sous pression, de sorte que la ou les garnitures, assurant la fonction d'étanchéité tournante, subissent des contraintes importantes incompatibles avec un service fiable et de longue durée. Une autre proposition de la technique antérieure concerne une valve pneumatique pilotée à distance et qui est constituée par deux corps de gonflage et de dégonflage délimitant deux cavités, dites respectivement d'admission et d'échappement, communiquant entre elles par une intercommunication qui forme, dans les deux chambres, deux sièges pour deux clapets asservis. L'intercommunication est en relation entre les deux sièges avec un canal de liaison aboutissant à un puits de raccordement avec la capacité La chambre d'admission est en relation avec un puits de raccordement et une installation de pilotage, alors que la chambre d'échappement est en relation avec le milieu ambiant par des trous de mise à air libre. Une telle valve donne satisfaction mais représente un appareil onéreux de fabrication, d'un encombrement certain, qui ne se prête pas convenablement à un montage intégré sur une roue de véhicule. La technique antérieure connaît aussi une autre proposition concernant une valve pneumatique dont le corps délimite une cavité qui est divisée par une membrane souple en deux chambres, respectivement dite de pilotage et d'échappement qui communiquent, pour la première, avec un circuit de mise en pression ou en dépression relative et, pour la seconde, avec un alésage placé en relation permanente avec la capacité La seconde chambre communique, par ailleurs, avec au moins un conduit d'échappement débouchant à l'extérieur de la cavité. Une telle valve comporte, par ailleurs, un système à clapet, à même de fermer ou d'ouvrir le passage entre, d'une part, l'alésage et le conduit d'échappement. Pour fonctionner convenablement, une telle valve pneumatique comprend, par ailleurs, entre la source ou le circuit de mise en pression ou en dépression et la capacité, un puits contrôlé par un clapet anti-retour dans le sens capacité-circuit. Une telle valve peut être considérée comme répondant, de façon satisfaisante, à la fonction recherchée, ainsi qu'à l'encombrement d'adaptation ou de montage. Toutefois, le fonctionnement d'une telle valve implique de disposer d'un circuit de mise en pression pour assurer le gonflage de la capacité et d'un appareillage de mise en dépression pour obtenir une phase de dégonflage. Deux branchements sont donc à considérer, ainsi que deux ensembles fonctionnels équipés de joints tournants à double effet (pression et dépression), pour piloter à distance le double fonctionnement de la valve. La présente invention vise à remédier à un tel inconvénient en proposant des perfectionnements permettant de réaliser une valve ou un dispositif pneumatique piloté de gonflage-dégonflage automatique, de réalisation simple et peu onéreuse, d'un fonctionnement fiable, d'une grande robustesse et dont le pilotage peut intervenir, en phase de gonflage ou en phase de dégonflage, à partir du même circuit de fourniture d'un fluide de pilotage et de gonflage sous pression. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le dispositif pneumatique piloté selon l'invention est caractérisé en ce que le système à clapet comprend: un siège présenté par la membrane, un siège en relation avec l'alésage, un équipage mobile de deux clapets en opposition, respectivement de gonflage et d'échappement, sensibles à la position de la membrane et prévus pour coopérer avec lesdits sièges, un organe élastique agissant sur l'équipage pour tendre à maintenir le clapet de gonflage en position fermée sur le siège de la membrane, des moyens élastiques associés à la menbrane pour tendre à maintenir le clapet d'échappement en position de fermeture du siège, une butée limitant la course de l'équipage en ouverture du clapet d'échappement. L'invention a encore pour objet une installation de commande à distance du gonflage et du dégonflage d'une capacité, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif selon l'invention et: un circuit de fourniture, à partir d'une source, de fluide sous pression raccordé à la chambre de pilotage et muni d'un robinet d'isolement, une dérivation en boucle montée sur le circuit, de part et d'autre du robinet et comprenant un robinet d'isolement en amont d'un détendeur, lui-même situé en amont du raccordement de la dérivation au circuit, une ligne de purge munie d'un robinet d'isolement, piquée sur le circuit en aval du robinet, et un manomètre placé entre le dispositif et le robinet. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une vue schématique d'un exemple d'application de l'objet de l'invention. La fig 2 est une coupe-élévation montrant plus en détail, à plus grande échelle, le dispositif de l'invention. Les fig 3 et 4 sont des coupes illustrant, à plus petite échelle, deux phases particulières de fonctionnement. La fig 5 est une coupe-élévation, analogue aux fig 3 et 4, illustrant une variante de réalisation. La fig 6 est une coupe-élévation schématique montrant un autre développement de l'un des moyens techniques selon l'invention. La fig 7 est une coupe-élévation schématique partielle d'une variante de réalisation. La fig 1 illustre un exemple d'application préférée du dispositf pneumatique piloté selon l'invention Dans cet exemple, le dispositif, désigné dans son ensemble par la référence 1, est appliqué au contrôle de la pression du pneumatique 2 d'une roue 3 montée, par un moyeu 4, sur un axe de roulement ou fusée 5 La roue 3 peut correspondre, indifféremment, à un train moteur ou porteur et/ou directeur avant ou arrière d'un véhicule. Dans cette application, le dispositif 1 est adapté sur le moyeu 4 pour être relié, par une canalisation 6, au pneumatique 2 qui constitue une capacité de confinement d'un fluide gazeux, généralement de l'air comprimé Le dispositif 1 est également relié, par un joint tournant 7, à une installation de pilotage 8 comprenant un circuit 9 susceptible d'être mis en relation, par l'intermédiaire d'un robinet d'isolement 10, avec une source 11 de fourniture d'un fluide comprimé, tel que de l'air. Le circuit 9 comprend, entre la source 11 et le robinet , une dérivation 12 en boucle, raccordée audit circuit en aval du robinet 10 La dérivation 12 comporte un robinet d'isolement 13 disposé en amont d'un détendeur 14 placé également en amont du point de raccordement 15, entre la dérivation 12 et le circuit 9. Une ligne de purge 16, pourvue d'un robinet d'isolement 17, est également adaptée sur le circuit 9, en amont d'un manomètre de contrôle 18. Le dispositif 1 comprend, selon la fig 2, un corps 20 constitué par deux demi-corps 20 a et 20 b qui sont assemblés par tous moyens convenables, tels que des vis 21 Les demi-corps 20 a et 20 b délimitent ensemble une cavité 22 qui est divisée, par une membrane d'étanchéité 23 pincée par les demi-corps 20 a et 20 b, en deux chambres 24 et 25 dites, respectivement, de pilotage et d'échappement La chambre 24 communique, par un puits 26, avec Le circuit 9, tandis que la chambre 25 communique avec le milieu ambiant par-des conduits d'échappement 27 La chambre 25 est, par ailleurs, en relation, par un puits 28, avec la canalisation 6 menant à la capacité 2. De préférence, le dispositif 1 est réalisé de manière à se présenter sous la forme d'un corps de révolution délimitant une cavité 22, de type cylindrique, et comportant des puits 26 et 28 qui se trouvent disposés coaxialement, de préférence sur l'axe de révolution x-x' du corps 20. Bien que cela ne soit pas représenté, le corps 20 peut comporter des moyens d'adaptation sur le moyeu 4, de tels moyens pouvant être constitués par des oreilles de fixation formées par l'un des demi-corps 20 a ou 20 b indifféremment. Le dispositif comprend, par ailleurs, un système à clapets 30 constitué par un équipage mobile porté par la membrane 23 qui est, à cet effet, pourvue, sur l'axe x-x', d'une ouverture centrale traversée par le col tubulaire décolleté 32 d'une bague 33 présentant, dans cet exemple, un siège tronconique 34 aboutissant au col 32 La bague 33 est montée avec étanchéité sur la membrane 31 par tout moyen convenable et, par exemple, par une contre-bague 36 enfi Lée sur le col 32 pour pincer, avec étanchéité, la membrane 23 La liaison entre la contre-bague 36 et le col 32 peut être assurée de toute façon appropriée, par collage, sertissage, vissage, etc, choisie en fonction de la matière constitutive de la bague 33 et de la contre-bague 36 Le siège tronconique 34 est exécuté de manière que la petite base se raccorde au col 32, alors que la grande base se trouve orientée en direction du puits 26 - Le système à clapets 30 comprend un clapet 40, dit de gonflage, destiné à coopérer avec étanchéité avec le siège 34. Selon une forme de réalisation appropriée, le clapet 40 est prolongé par une tige 42 à l'intérieur du col 32 et pourvue, au-delà dudit col, d'un arrêt 43 solidaire axialement de la tige 42 et sur lequel prend appui un organe élastique 41 tendant à solliciter le clapet 40 en position de fermeture du siège 34. L'organe 41 est, par exemple, constitué par un ressort hélicoldal monté sous compression entre l'arrêt 43 et la contre-bague 36. Le système à clapets 30 comprend, par ailleurs, un second clapet 44 monté en bout de la tige 42 en opposition du clapet 40 Le clapet 44, 'dit d'échappement, est destiné à coopérer avec étanchéité avec un siège 45 formé, en opposition du siège 34, par le puits 28, concentriquement à l'axe x-x' Le clapet 44 est sollicité en position de fermeture du siège 45 par l'intermédiaire d'un moyen élastique 46 agissant sur la membrane 23, de manière à la déplacer dans le sens pour lequel elle entraîne le système à clapets 30 dans le sens de la flèche f 1 pour maintenir une coopération constante entre le clapet 44 et le siège 45. Le moyen élastique 46 est, de préférence, choisi de manière à exercer une force élastique inférieure à celle développée par le moyen 41 Le moyen 46 est, avantageusement, constitué par un ressort hélicoldal monté sous compression entre la membrane 23 et le demi-corps 20 b qui forme, intérieurement à la chambre 25 et concentriquement à l'axe x-x', un rebord cylindrique 47, entouré extérieurement par le ressort 46 et présentant, par son extrémité, un siège d'appui 48 situé à distance de la membrane 23 dans la position stable de cette dernière conférée par l'action simultanée des ressorts 41 et 46 Le rebord cylindrique 47 délimite une enveloppe de transfert entre le siège 45 et La chambre 25, enveloppe dans laquelle se trouve disposée la queue 42 et le ressort 41. Dans La position stable ci-dessus, telle qu'illustrée par la fig 2, le clapet 40 ferme le siège 34 par l'action de l'organe élastique 41, alors que la membrane 23, porteuse du système à clapets 30, est sollicitée par le ressort 46 dans le sens de la flèche f 1 pour amener le clapet 44 en fermeture du siège 45. Le dispositif établit, dans cette position, une fermeture étanche entre la capacité 2 et le circuit 9 dans lequel ne règne aucune pression, dès lors que les robinets d'isolement 10 et 13 sont fermés et que le robinet d'isolement 17 est, par exemple, ouvert. Lorsqu'il s'agit de dégonfler la capacité 2, le robinet 17 est fermé, de même que le robinet 10 Par contre, le robinet 13 est ouvert, de sorte que du fluide comprimé sous pression minimale par passage dans le détendeur 14, est fourni au circuit 9 pour être délivré dans la chambre de pilotage 24 Le fluide sous pression repousse la membrane 23 contre l'action de l'organe élastique 46 Le déplacement de la membrane 23 dans le sens de la flèche f 2 entraîne, dans le même sens, le système à clapets 30 dont le ressort 41 maintient le clapet 40 en position de fermeture du siège 34. Le déplacement dans le sens de la f Lèche f 2 s'effectue jusque dans une position de butée déterminée par l'arrêt 43 amené à prendre appui contre le demi-corps 20 b, comme représenté à la fig 3 La position axiale de l'arrêt 43 sur la queue 42 est choisie pour que, sous l'action du fluide occupant la chambre de pilotage 24, la position d'arrêt corresponde à un état stable dans lequel La membrane 23 ne coopère pas avec le siège d'appui 48 Cet état stab Le résulte du choix de la précontrainte initiale du ressort 41, choisie pour équilibrer, dans cette position, la force développée par le fluide sous pression minimale agissant sur la surface de la membrane 23. Ainsi, tel que cela ressort de la fig 3, le puits 28, et par conséquent la canalisation 6 et la capacité 2, sont placés en relation, par l'ouverture du clapet d'échappement 44, avec la chambre 25 qui communique avec les conduits d'échappement 27 Du fluide sous pression, issu de la capacité 2, peut donc s'échapper vers le milieu ambiant et provoquer le dégonflage de cette capacité, tant que le fluide sous pression minimale fourni par l'installation 8 agit dans la chambre de pilotage 24. Lorsque la phase de dégonflage doit être interrompue, le robinet d'isolement 13 est fermé, alors que le robinet 17 est ouvert, de manière à purger le circuit 9 pour faire chuter la pression dans la chambre de pilotage 24 et ramener le système à clapets dans la position selon la fig 2, par l'action du ressort 46 agissant sur la membrane 23 portant le système. Lorsqu'il s'agit de gonfler la capacité 2, le robinet 17 est fermé, de même que le robinet 13, alors que le robinet 10 est ouvert de manière à faire régner, dans la chambre 24, la pression maximale du fluide délivré par la source 11 Un début de fonctionnement, identique à ce qui est décrit précédemment, intervient jusqu'à l'amenée en appui de l'arrêt 43 contre le demi-corps 20 b limitant la course de déplacement du système à clapet 30. Dans cet état intermédiaire, qui est représenté à la fig 3, la pression maximale du fluide délivré par la source 11 contraint la membrane 23 à un déplacement plus important dans le sens de la flèche f 2, contre l'action de l'organe 46 Dans cette phase, le système à clapets 30 est immobilisé, de sorte que seule la membrane 23 poursuit son déplacement dans le sens de la flèche f 2 avec mise sous contrainte simultanée des ressorts 46 et 41. Ce déplacement entraîne l'éloignement relatif du siège 34 par rapport au clapet 40 jusque dans une position stable dans laquelle la membrane 23 coopère avec le siège d'appui 48 Dans cet état, illustré par la fig 4, la membrane 23 ferme la communication entre le puits 28 et la chambre 25, alors que l'ouverture du clapet 40 par rapport au siège 34 établit la communication entre la chambre de pilotage 24 et le puits 28 De la sorte, du fluide sous pression maximale passe de la chambre 24 à travers le siège 34 et le col 32, à l'intérieur du volume de transfert que définit le rebord cylindrique 47 pour suivre le siège 45 ouvert et emprunter le puits 28 menant, par la canalisation 6, à la capacité 2. La pression de gonflage de la capacité 2 peut être, mesurée avec précision à partir de la phase de gonflage, comme ci-dessus En effet, il suffit, dans l'état selon la fig 4, de fermer le robinet 10 pour que la pression s'équilibre entre la capacité 2 et l'installation 8 La pression équilibrée est fournie par le manomètre 18. Pour interrompre la phase de gonflage, il suffit de fermer le robinet 10 puis d'ouvrir le robinet 17, de manière que l'action conjuguée des ressorts 41 et 46 repousse la membrane 23 dans sa position d'origine selon un déplacement dans le sens inverse de la f Lèche f 2 dans lequel elle ramène le système à clapets 30 dans la position de fermeture simultanée des sièges 34 et 45. La fig 5 montre une variante de réalisation dans laquelle le système à clapets 30 comporte un clapet d'échappement 44 a qui est scindé par rapport au système unitaire à deux clapets en opposition, tel que décrit en référence à La fig 2. Dans un tel exemple de réalisation, le système à clapets comporte toujours la tige 42 portant le clapet de gonflage 40 et l'arrêt 43 contre lequel le ressort 41 prend appui Par contre, l'extrémité de la tige 42, opposée au clapet 40, est constituée sous la forme d'un doigt 51 destiné à coopérer avec l'obturateur 52 asservi élastiquement d'une valve de gonflage 53 appartenant à la capacité 2 Dans un tel cas, la canalisation 6 est supprimée et le dispositif est adapté, par exemple, directement sur la jante de la roue avec liaison entre le puits 28 et l'embout de valve 53. Un fonctionnement, semblable à celui décrit ci-dessus, il intervient dans les phases de gonflage et de dégonflage. La fig 6 montre une variante de réalisation dans laquelle il est prévu de faire porter à La membrane 23 ou, encore, à la contre-bague 36, une jupe 60 à même de coopérer directement, ou par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité, avec La paroi cylindrique extérieure du rebord 47. De cette façon, le système à clapets est préservé de toute introduction de particules, de produits ou de gaz à caractère agressif susceptibles de le détruire partiellement ou d'anihiler les fonctions de fermeture étanche entre les clapets et les sièges La jupe 60 est réalisée, dans tous les cas, de manière à présenter une longueur axiale qui est inférieure au déplacement maximal de la membrane 23, afin que cette dernière puisse être amenée à coopérer avec le siège 48. Une variante de réalisation est représentée à la fig 7, selon laquelle le siège 34 n'est plus formé par la bague 33, mais directement par la surface de la membrane entourant ladite bague et recouvrant une collerette 65 de la contre-bague 36 Le c Lapet 40, toujours solidaire de la tige 42, comporte une nervure annulaire saillante 66 destinée à coopérer directement avec la membrane 23 pour assurer la fermeture étanche dans les positions selon les fig 2 et 3. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 Dispositif pneumatique piloté de gonflage-dégonflage automatique d'une capacité ( 2) de confinement d'un fluide gazeux sous pression relative, du type comprenant, d'une part, une cavité ( 22) divisée par une membrane souple ( 23) en deux chambres dites de pilotage ( 24) et d'échappement ( 25) communiquant, pour la première, avec un circuit ( 8) de mise en pression relative et, pour la seconde, avec un alésage ( 28) en relation avec la capacité, et avec au moins un conduit d'échappement ( 27) débouchant à l'extérieur de la cavité et, d'autre part, un système à clapet ( 30) à même de fermer ou d'ouvrir le passage au moins entre l'alésage et le conduit d'échappement, caractérisé en ce que le système à clapet comprend: un siège ( 34) présenté par la membrane ( 23), un siège ( 45) en relation avec l'alésage ( 28), un équipage mobile ( 30) de deux clapets ( 40, 44) en opposition, respectivement de gonflage et d'échappement, sensibles à la position de la membrane et prévus pour coopérer avec lesdits sièges, un organe élastique ( 41) agissant sur l'équipage pour tendre à maintenir le clapet de gonflage ( 40) en position fermée sur le siège ( 34) de la membrane, des moyens élastiques ( 46) associés à la membrane ( 23) pour tendre à maintenir le clapet d'échappement ( 44) en position de fermeture du siège ( 45), une butée ( 43) limitant la course de l'équipage en ouverture du clapet d'échappement. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet d'échappement ( 44) fait partie intégrante du système à clapets ( 30). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet d'échappement ( 44 a) est scindé du système à clapets et se trouve constitué par l'obturateur ( 52) asservi élastiquement en position de fermeture, de la valve ( 53) de gonflage de la capacité ( 2). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le clapet de gonflage ( 40) coopère avec un siège ( 34) présenté par une bague ( 33) traversant la membrane ( 23). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le clapet de gonflage ( 40) coopère par une nervure annulaire ( 66) qu'il forme directement en appui avec le siège ( 40) qui est constitué par la membrane ( 23). 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'équipage mobile ( 30) est entouré concentriquement, à distance, par un rebord cylindrique ( 47) formé par le corps de la cavité et s'étendant dans la chambre d'échappement ( 25) et dont le bord transversal extrême constitue un siège d'appui ( 48) pour la membrane ( 23) dans la position pour laquelle les deux clapets ( 40, 44) sont ouverts et ladite membrane ferme la communication entre l'alésage ( 28) et le conduit d'échappement ( 27) par la chambre d'échappement ( 25). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'équipage mobile ( 30) est constitué par une tige rigide ( 42) dont les parties terminales portent des garnitures d'étanchéité destinées à coopérer avec les sièges. 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la membrane ( 23) comporte une jupe ( 60) entourant avec étanchéité le rebord cylindrique ( 47). 9 Installation de commande à distance du gonflage et du dégonflage d'une capacité, caractérisée en ce qu'elle comprend: un dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, un circuit ( 8) de fourniture, à partir d'une source ( 11), de fluide sous pression raccordé à la chambre de pilotage ( 24) et muni d'un robinet d'isolement ( 10), une dérivation en boucle ( 12) montée sur le circuit, de part et d'autre du robinet ( 10) et comprenant un robinet d'isolement ( 13) en amont d'un détendeur ( 14), lui-même situé en amont du raccordement de la dérivation au circuit, une ligne de purge ( 16) munie d'un robinet d'isolement ( 17), piquée sur le circuit en aval du robinet ( 10), et un manomètre ( 18) placé entre le dispositif et le robinet ( 10). 10 Application de l'installation selon la revendication 9 au gonflagedégonflage d'une roue d'un véhicule dans le moyeu de laquelle est disposé le dispositif qui est raccordé au circuit par un joint tournant ( 7).