Brevet FR2733467A1 — publié le 19961031

L'invention concerne les réservoirs de carburant destinés à contenir des carburants liquides et, plus préci- sément, elle concerne des soupapes à clapet et des tubes à goulot de remplissage de réservoirs de carburant. Le souci de l'environnement a incité à consacrer de nombreux efforts à la réduction du dégagement de vapeurs d'essence et d'essence liquide à l'atmosphère, par exemple à partir des réservoirs de carburant des véhicules, surtout lors du remplissage du réservoir de carburant. On s'inté- resse maintenant aux stations-service de fourniture de carburant dans lesquelles le libre-service est plus courant que le service par des employés de la station-service. Le libre-service par le client dans l'opération de remplissage du réservoir de carburant d'un véhicule aggrave les pro- blêmes de pollution atmosphérique déjà posés par les tubes de remplissage des réservoirs d'essence des véhicules qui doivent évidemment rester ouverts après enlèvement du capuchon associé pendant le remplissage du réservoir. Un temps excessif d'ouverture du réservoir provoque souvent un fonctionnement erroné du pistolet monté sur le tuyau souple de la pompe de carburant par le client, si bien que le pistolet reste plus longtemps que nécessaire dans le tube de remplissage du réservoir alors que le capuchon est retiré si bien que le réservoir est ouvert et le tube de remplissage est relié à l'atmosphère ambiante. Le renvoi des éclabous- sures du réservoir vers l'intérieur et le long du tube de remplissage à l'atmosphère ambiante, lorsque le réservoir est proche du niveau supérieur, est aussi aggravé par le libre-service effectué par des amateurs. La présente invention a pour objet la réalisation d'un réservoir de carburant de type perfectionné et d'un tube de remplissage d'un tel réservoir ayant un ensemble de raccor- dement au tube qui est destiné à être utilisé comme clapet de retenue qui s'ouvre et permet la libre circulation du carburant entrant dans le réservoir, mais qui est sensible instantanément à la fermeture du tube lorsque le courant de carburant entrant est interrompu de manière qu'il empêche l'évacuation du carburant liquide et des vapeurs de carburant du réservoir même lorsque le capuchon est ouvert à la partie supérieure du tube de remplissage. L'invention a aussi pour objet une construction perfec- tionnée de clapet du type précité qui peut être monté sur les tubes des réservoirs existants sans modification coûteuse de réalisation, et qui est formé de matériaux peu coûteux et de faible masse, et qui est sensible rapidement à la fermeture du tube lorsque l'introduction du carburant est interrompue, si bien que les projections du carburant du réservoir vers le tube de remplissage et jusqu'à l'extérieur sont évitées. L'invention a aussi pour objet un ensemble de raccor- dement de réservoir à tube à goulot ayant un clapet perfec- tionné, du type précité, qui, si le tube de remplissage se sépare du bec de remplissage du réservoir en cas de colli- sion de véhicules, maintient le bec de remplissage du réservoir fermé de manière étanche et empêche le déversement du carburant à la suite de la collision, à partir du réservoir et par l'intermédiaire du bec de remplissage. Dans une installation à tube de remplissage d'un réservoir de carburant dans lequel le tube est placé du capuchon de fermeture vers le réservoir de carburant, un élément rapporté à clapet de remplissage est monté télesco- piquement autour de l'extrémité du tube de remplissage placée du côté du réservoir. Cet élément rapporté comporte un anneau supérieur destiné à loger l'extérieur du tube de remplissage du côté du réservoir et à assurer l'étanchéité autour de cette extrémité, et un siège annulaire inférieur de clapet entourant un passage d'élément rapporté communi- quant avec le passage de remplissage du réservoir par le tube. Un clapet sous forme d'un disque souple est supporté au centre sur un bras en forme de croisillon placé dans l'élément rapporté et coopère avec le siège pour la forma- tion d'un clapet de retenue à la sortie du tube de remplissage du côté du réservoir. Une broche coulissante rappelée élastiquement a une saillie centrale qui supporte le disque obturateur afin qu'il puisse coulisser sur le croisillon et permette un déplacement global du disque d'obturateur dans le sens d'ouverture à distance du siège avec réduction de cette manière de la restriction opposée à la circulation par le clapet, et le clapet peut s'ouvrir rapidement et largement lors de l'entrée du carburant, alors qu'il répond rapidement à l'interruption de la circulation par retour du disque d'obturateur vers la position de ferme- ture contre le siège. Le clapet rapporté reste fermé et l'ensemble rapporté est maintenu positivement afin qu'il ne puisse pas être chassé du bec de remplissage du réservoir par un collier de blocage de forme annulaire, lorsque le tube de remplissage est séparé de sa position de retenue par serrage par frottement et compression d'un joint d'étan- chéité dans le collier, par exemple dans le cas d'une collision d'un véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue schématique d'un réservoir de carburant et d'un tube de remplissage selon l'invention, avec des parties arrachées indiquant des détails internes; la figure 2 est une coupe partielle passant par l'axe du raccord du réservoir et du clapet de remplissage avec des détails du clapet placé à l'entrée du réservoir selon l'invention; et la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 1 représente un réservoir 20 de véhicule automobile qui comporte un module 22 à pompe de carburant ayant un couvercle amovible 23 fixé de manière étanche à la partie supérieure du réservoir, avec une connexion élec- trique 24 et un raccord 26 de sortie d'une canalisation de carburant. Le module 22 comporte, à l'intérieur du réser- voir, une cuve 28 de carburant qui contient une pompe élec- trique 30 ayant une entrée 32. Une jauge à flotteur 34 est destinée à indiquer le niveau de carburant. Un tube 40 à goulot de remplissage du réservoir a une extrémité supé- rieure 42 ayant un capuchon amovible 44 et est monté sur le châssis 46 du véhicule. Un segment flexible 48 raccorde le tube 40 à un ensemble 50 à collier de raccord de remplissage du réservoir représenté en détail sur la figure 2. Le réservoir 20 de carburant est formé d'une matière stratifiée 60 à base de polyéthylène (contenant un film empêchant le passage des vapeurs) et comporte un bec fileté solidaire 62 de remplissage dépassant vers le haut. Un ensemble à anneau de blocage de tube de remplissage comprend un collier 64 en forme de cuvette ayant un revêtement taraudé 66 d'étanchéité comprenant un flasque interne annulaire 68 entourant la surface externe de l'extrémité S15 inférieure 70 du tube 40 de remplissage qui est ainsi rete- nue par frottement. Un joint annulaire principal 72 d'un matériau souple d'étanchéité entoure aussi l'extrémité du tube 70 et assure l'étanchéité et le serrage par frottement, et il est logé et contenu dans le bec 62, entre celui-ci et l'extrémité 70 du tube de remplissage. Un cordon annulaire 74 du flasque 68 du revêtement du collier est en appui contre un anneau 76 d'usure par pression à section en U qui est placé au-dessus de l'anneau 72 d'étanchéité et repoussé dans celui-ci lorsque le collier 64 est serré par vissage sur le bec 62, afin qu'une pression de serrage par friction assurant le montage du tube de remplissage soit appliquée et provoque simultanément la compression du joint d'étanchéité 72 qui forme un joint étanche au liquide et au gaz entre le bec et l'extrémité du tube de remplissage. La construction d'accouplement du tube de remplissage et du réservoir, selon l'invention, comporte en outre un ensemble rapporté 80 à clapet de retenue, à l'entrée du réservoir, monté par glissement et fixé à l'extrémité 70 de sortie du réservoir tournée vers le tube de remplissage. L'élément rapporté 80 comprend une structure de clapet de retenue qui s'ouvre largement pour permettre l'entrée dans le réservoir d'un débit élevé de carburant, mais, lorsque l'introduction du carburant est interrompue au niveau du pistolet de la pompe de carburant d'une stationservice, le clapet ferme rapidement la sortie du tube de remplissage et empêche le renvoi des éclaboussures dans le tube de remplis- sage qui est ouvert, et la sortie des vapeurs de carburant en dehors du réservoir. L'ensemble rapporté 80 à clapet a une partie tubulaire 82 de montage qui se termine à l'extrémité supérieure, comme indiqué sur la figure 2, par un anneau 84 ayant un épaule- ment. La partie tubulaire 82 est montée par introduction, par l'extrémité tournée vers le réservoir en avant, à l'extrémité externe du bec 62 jusqu'à ce que l'anneau 84 soit en butée contre un épaulement interne 86 formé à l'intérieur du bec 62. De préférence, la partie tubulaire 82 a aussi un anneau annulaire 87 d'encliquetage qui s'enclenche dans une gorge complémentaire de retenue du bec 62. L'installation est aussi facilitée par un anneau de came 89 formé sur la partie tubulaire et qui retient aussi "avec du jeu" l'anneau dans le bec 62. L'anneau 72 d'étanchéité, lorsqu'il est monté, est en butée contre la partie supé- rieure de l'anneau 84 et coopère avec le collier 64 de blocage pour empêcher positivement l'extraction de l'élément rapporté 80 du bec après son installation. L'ensemble rapporté 80 a aussi une partie tubulaire rentrante interne 88 qui dépasse, à distance de la partie 82 et concentriquement à celle- ci, et qui aboutit a une base ouverte de façon générale, ayant un croisillon à trois branches radiales 90 qui en sont solidaires. Les branches portent un disque central solidaire 92 de support de clapet et un manchon 94 de guidage qui dépasse vers l'amont, dans l'extrémité 70 du tube. Un support 100 de clapet ayant une forme en T, constitué de préférence d'acier inoxydable et ayant une tige creuse 101 formant broche de coulissement, aboutit à son extrémité inférieure à une tête 102 formant un bouton ayant une nervure annulaire 104 d'étanchéité tournée vers l'amont. Un ressort hélicoidal 108 est en butée entre le support 90/92 du clapet central et un capuchon 106 de blocage fixé à la partie supérieure de la broche 101 qui repousse le support 100 et la tête associée 102 vers le haut (vers l'amont). Un organe mobile d'étanchéité de siège de clapet de l'ensemble rapporté 80 est disposé avec du jeu entre la tête 102 et le disque 92 de support et comporte un disque de caoutchouc de silicone 110 qui est élastique et flexible et forme un clapet ayant un trou central pour le passage de la tige 101. Le disque 110 a un diamètre externe tel que sa périphérie recouvre le siège annulaire 112 et dépasse de celui-ci, le siège étant formé afin qu'il soit solidaire de l'extrémité aval de la partie tubulaire 88. Le disque 110 d'obturateur du clapet a une élasticité suffisante pour qu'l puisse fléchir vers l'aval et entoure partiellement la tête 102 pendant l'entrée rapide du carburant le long du tube 70, mais avec une mémoire élastique qui provoque son retour en position généralement plane ou tronconique de fermeture, avec la configuration indiquée sur la figure 1, afin qu'il coopère de manière étanche avec le siège 112 lorsque du carburant n'est pas présent en amont du disque d'obturation. Lorsque le clapet est fermé, le disque élastique et la nervure 104 du support forment un joint étanche entre eux. Lors du montage des différents éléments, l'ensemble rapporté 80 est placé dans le bec fileté 62, l'anneau 84 étant en appui contre l'épaulement 86 du bec. L'anneau principal 72 d'étanchéité est alors introduit dans le bec 62, et l'anneau secondaire 76 est placé contre son extrémité supérieure. Le collier 64 contenant l'élément fileté de revêtement 66 est alors vissé avec du jeu sur le bec 62. Ensuite, l'extrémité inférieure du tube 70 de remplissage est glissée dans le flasque 68, le joint principal d'étan- chéité 72 et la partie tubulaire 88 de l'élément rapporté 80 afin que l'extrémité 70 du tube soit de préférence placée sur l'épaulement inférieur de la partie tubulaire 88 et dépasse de préférence légèrement dans le réservoir 20 comme indiqué sur la figure 2. Lorsque le tube de remplissage a été introduit, le collier 64 peut alors être serré par vissage afin que le cordon annulaire 74 comprime axialement les joints d'étanchéité 72 et 76 et provoque une dilatation radiale du joint principal 72 assurant l'étanchéité au liquide et à la vapeur entre le tube 70 et le bec 62 et assurant le serrage par friction du tube à goulot de remplissage 40 sur le réservoir. Lors du fonctionnement, lorsque du carburant liquide est introduit par la partie supérieure ouverte du tube 40 de remplissage à partir du pistolet de la pompe à tube souple de la station-service, le capuchon 44 étant ouvert ou retiré, la circulation rapide du carburant dans le sens des flèches sur la figure 2 ouvre la partie périphérique flexible du disque 110 (flexion vers le bas) et l'écarte aussi globalement le long de la tête 102 vers l'aval malgré S15 la force de rappel du ressort 108. Cette introduction du carburant ne doit pas être excessivement limitée car elle provoquerait une fermeture prématurée du pistolet de la pompe par son mécanisme de fermeture automatique. En consé- quence, l'étalonnage du ressort 108, la flexion du disque 110 et le déplacement global vers l'aval du disque obtura- teur 110 sur le support 100 à distance du siège 112 doivent être tels qu'un débit de 45 à 57 1/min puisse passer librement dans le réservoir de carburant. Lorsque la transmission du carburant à partir du pistolet de la pompe est arrêtée, le ressort 108 repousse le support 100 qui coulisse et remonte rapidement vers l'amont, vers sa position indiquée sur la figure 2. Ce mouvement, associé à la force de rappel élastique du disque de caoutchouc 110, ferme très rapidement et presque immédia- tement le disque 110 contre le siège 112 avec lequel il coopère de manière étanche en empêchant le renvoi des projections de liquide et/ou la sortie de vapeur de carburant du réservoir vers l'atmosphère par le tube 70. Evidemment, la pression en excès de la vapeur dans l'espace libre du réservoir agissant sur le disque 110 et/ou la pression du carburant liquide projeté depuis l'intérieur du réservoir vers la sortie du tube de remplissage contre le disque 110 accélèrent cette action de fermeture par rappel élastique et retour du clapet. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité 70 du tube de remplissage peut être séparée par arrachement de l'ensemble à collier 50 par des forces d'arrachement extrêmement grandes créées dans certaines collisions de véhicules, grâce à l'emmanchement par friction et au serrage dans le collier, sans détérioration ni rupture du réservoir 20. Cependant, dans ce cas, l'ensemble à élément rapporté 80 reste fermement fixé au bec 62 du réser- voir grâce à la retenue assurée par la structure à collier 64, 66 et 68 agissant sur le joint d'étanchéité 72 qui maintient l'épaulement 84 contre l'épaulement 86 et l'anneau 87. En conséquence, l'ouverture délimitée par le siège 112 à l'extrémité interne de l'élément rapporté reste fermée par le clapet 110, et le joint d'étanchéité 72 garde des pro- priétés suffisantes d'étanchéité pour empêcher les fuites de carburant entre l'élément rapporté 80 et le bec 62. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Ensemble à clapet, destiné à un réservoir (20) de carburant d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est placé dans un tube (40) de remplissage de carburant ayant un conduit interne allant d'un capuchon (44) de fermeture d'orifice de remplissage à l'intérieur d'un réservoir (20) de carburant, l'ensemble (80) à clapet étant monté sous forme assemblée sur le tube (40) de remplissage à l'intérieur du réservoir (20) de carburant et permettant un écoulement libre du carburant vers le réservoir (20) par l'intermédiaire du conduit formé par le tube (40) et se fermant pour empêcher le renvoi des éclaboussures et des vapeurs de carburant ayant tendance à sortir du réservoir (20) par le conduit formé par le tube (40) de remplissage. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (80) à clapet comprend un élément rapporté entourant l'extrémité interne du tube (40) de remplissage dans le réservoir (20) et ayant un passage faisant commu- niquer le conduit du tube (40) de remplissage avec l'inté- rieur du réservoir (20), un siège (112) de clapet formé sur l'élément entourant le passage, une base de support de clapet placée dans l'élément rapporté près du siège (112), un disque flexible (110) monté sur la base de support et ayant une périphérie qui ferme l'extrémité interne du tube (40) de remplissage, et un support (100) du disque (110) destiné à permettre la flexion vers l'intérieur de la périphérie du disque (110) afin qu'il s'écarte du siège (112) et laisse passer le carburant introduit dans le réservoir (20). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (100) du disque (110) comprend un organe de support qui peut coulisser sur la base de support et qui est rappelé élastiquement vers l'amont par rapport au courant de circulation de carburant, et une tète de support (100) de disque flexible (110) placée sur l'organe de support du côté aval du disque flexible (110), l'organe de support étant destiné à déplacer globalement le disque (110) du clapet vers l'aval à distance du siège (112) lors de l'introduction rapide de carburant provenant du conduit du tube (40) et venant frapper le disque '(110) du clapet, et déplaçant globalement le disque (110) du clapet vers l'amont vers sa position de fermeture du siège (112) lors de l'arrêt du courant de carburant. 4. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément rapporté à clapet a un épaulement périphé- rique interne formé sur la base de support, et l'extrémité interne du tube (40) de remplissage est en butée contre l'épaulement périphérique après montage. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réservoir (20) a un bec fileté (62) dépassant vers le haut, un premier épaulement formé à l'intérieur du bec (62), et un second épaulement périphérique externe disposé sur l'élément rapporté et destiné à être en butée contre le premier épaulement et à se loger contre celui-ci, et un joint principal (72) d'étanchéité entourant le tube (40) près de l'épaulement de l'élément rapporté. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un collier externe (64) de-raccordement qui a une forme de cuvette taraudée se visse sur le bec (62) qui dépasse au-dessus du réservoir (20), et une partie périphé- rique placée à l'intérieur du collier (64) est disposée axialement afin qu'elle soit au contact du joint principal (72) d'étanchéité et le comprime lorsque le collier (64) est serré sur le collier (64) dépassant du réservoir (20), l'extrémité interne du tube (40) de remplissage étant logée par glissement dans le joint principal (72) lors du montage puis serré par friction par serrage par vissage du collier (64) sur le bec (62) afin que le joint d'étanchéité soit comprimé axialement et dilaté radialement entre l'extrémité du tube (40) de remplissage et le bec (62).