Brevet FR2735459A1 — publié le 19961220

La présente invention concerne le domaine des réservoirs de carburant pour véhicules automobiles. Plus précisément la présente invention concerne le domaine des dispositifs de puisage pour carburant dans un réservoir de véhicules automobiles. De nombreuses configurations de réservoir et de nombreux dispositifs de puisage de carburant ont déjà été proposés. Cependant, ces systèmes ne donnent pas tous satisfaction. En particulier, de nos jours, les constructeurs automobiles souhaitent disposer de plus en plus fréquemment de réservoirs à plusieurs poches, pour tenir compte des contraintes d'implantation sur véhicules automobiles, tout en disposant d'un volume maximal. Ainsi, on développe de plus en plus des réservoirs comprenant deux poches situées par exemple de part et d'autre d'une ligne d'échappement ou d'un autre élément du véhicule et reliés à leur partie supérieure. De tels réservoirs exigent des systèmes de transfert de carburant entre les différentes poches qui tendent à compliquer singulièrement les dispositifs de puisage. Par exemple, de façon courante, les versions essence sont équipées d'un système de transfert de carburant entre poches, alimenté par une pompe spécifique, le plus souvent type pompe à jet, installée dans la poche opposée au puisage principal pour l'alimentation moteur. Dans le cas des versions diesel, la situation est souvent plus délicate. Le coût d'une pompe électrique spécifique pour transfert entre poches est généralement prohibitif. De plus, le fonctionnement d'une pompe à jet est inhibé par fermeture de la valve thermostatée prévue sur le circuit retour, lorsque la température retour du carburant est inférieure à un seuil. Enfin, l'utilisation d'une pompe à jet efficace alimentée par le retour moteur génère fréquemment des contre-pressions en amont de la buse d'injection, incompatibles avec les tolérances des éléments du circuit retour. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les dispositifs de puisage de carburant connus. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif de puisage de carburant pour réservoir de véhicules automobiles comprenant au moins deux points de puisage placés à distance l'un de l'autre à proximité du fond du réservoir et équipés chacun d'un ensemble de clapet à flotteur apte à obturer le point de puisage lorsque le niveau de carburant autour de ce point tombe sous un seuil et caractérisé par le fait que les sorties des ensembles de clapet à flotteur sont reliées à une ligne d'aspiration commune. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, il est prévu de préférence deux points de puisage dans des poches distinctes et respectives du réservoir. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique en coupe verticale d'un exemple de réalisation de réservoir de carburant pour véhicule automobile conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue à échelle agrandie d'un ensemble de clapet à flotteur conforme à la présente invention, en position ouverte, - la figure 3 représente une vue similaire du même ensemble de clapet à flotteur en position fermée de celui-ci. Le réservoir de carburant partiellement représenté sur la figure 1 porte la référence 10. Il s'agit en l'espèce, mais cet exemple ne doit pas être considéré comme limitatif, d'un réservoir 10 comprenant deux poches 12, 14. Les poches 12 et 14 représentées sur la figure 1 sont symétriques par rapport à un plan médian vertical. Cette caractéristique n'est cependant pas indispensable. En pratique, les deux poches 12, 14 peuvent être de géométrie, volume et hauteur différents. Les fonds 13, 15 des poches 12, 14 peuvent également être situés à des hauteurs différentes. Les deux poches 12, 14 sont séparées à leur base par un carter 16. Celuici enjambe par exemple un essieu du véhicule ou un autre élément. De préférence, les deux poches 12, 14 sont cependant reliées à leur partie supérieure, c'est-à-dire au-dessus du carter 16. De préférence, chaque poche 12, 14 est munie d'un bol de réserve 20, 22. Les bols de réserve 20, 22 sont fixés sur le fond 13, 15 des poches 12, 14 ou sont indexés sur ceux-ci. La présence des bols de réserve 20, 22 demeure optionnelle. Le cas échéant, l'un au moins des deux bols 20, 22 peut être supprimé. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, un point de puisage 30, 32 est prévu respectivement dans chacune des poches 12, 14, plus précisément respectivement dans chacun des bols de réserve 20, 22. Comme on l'a indiqué précédemment, chacun des points de puisage 30, 32 est équipé d'un système de clapet à flotteur 40. De préférence, les deux systèmes de clapets à flotteur 40 sont de structure identique. Ces ensembles 40 de clapet à flotteur ont pour fonction d'obturer le point de puisage 30, 32 lorsque le carburant autour de ce point de puisage, c'est-à-dire dans le bol de réserve 20, 22 considéré tombe sous un seuil donné. Sur les figures annexées, ce seuil est référencé Hc. Les sorties 31, 33 des ensembles de clapet à flotteur 30, 32 sont reliées à une conduite commune 36 qui débouche dans une ligne d'aspiration. On va maintenant préciser la structure des ensembles de clapet à flotteur 40 en regard des figures 2 et 3. Comme on le voit sur ces figures, chaque système 40 de clapet à flotteur comprend une cage 42 définissant un siège 44, un tuyau d'aspiration 50, un tuyau de puisage 60 et un flotteur 70. De préférence, la cage 42 est une cage cylindrique centrée sur un axe vertical. Le siège d'étanchéité 44 est placé à la partie inférieure de la cage 42. Il débouche sur la ligne d'aspiration 50, laquelle constitue la sortie 31 ou 33 du système. De préférence, le siège 44 est de forme conique. Son diamètre inférieur est inférieur au diamètre du clapet flotteur 70 tandis que son diamètre supérieur est supérieur au diamètre de ce clapet flotteur 70. Ainsi, comme on le voit sur la figure 3, lorsque le clapet flotteur 70 repose sur le siège 44, il est défini entre le siège 44 et le clapet 70, une chambre annulaire apte à retenir du carburant par capillarité pour former ainsi un joint liquide entre le siège 44 et le clapet flotteur 70. De préférence, la cage 42 est munie d'un évent 43 à sa partie supérieure. L'évent 43 a pour fonction d'assurer un équilibre entre la pression interne à la cage 42 et la pression régnant dans la partie supérieure du réservoir 10. La cage 42 est également munie d'un orifice d'admission 46 dans sa paroi latérale. L'admission 46 communique avec le tuyau de puisage 60. L'orifice d'admission 46 est situé au-dessus du plan d'appui du clapet flotteur 70 sur le siège d'étanchéité 44. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, le tuyau d'aspiration 50 aboutit sous le siège 44 de la cage 42. Par ailleurs, comme on le voit sur les figures 2 et 3, le tuyau de puisage 60 qui communique avec l'orifice d'admission 46 est de préférence coudé vers le bas de sorte que son entrée soit située à proximité du fond du bol de réserve respectif 20, 22. Le clapet flotteur 70 situé dans la cage 42 et destiné à coopérer avec le siège 44 est de préférence formé d'une bille sphérique. Cependant, en variante, d'autres géométries de clapets flotteur 70 peuvent être retenues. Le clapet flotteur 70 est réalisé en un matériau présentant une densité au moins légèrement inférieure à celle du carburant. Le cas échéant, le clapet flotteur 70 peut être muni sur sa surface extérieure d'un matériau élastique afin d'assurer un bon niveau d'étanchéité sur le siège 44. Comme on le voit sur la figure 1, un conduit de retour 80 recevant le carburant non utilisé par le moteur peut déboucher au-dessus de l'un des bols de réserve 20, 22. De préférence, les bols de réserve 20, 22 sont équipés de clapets anti-vidange 24, 26 associés à des pré-filtres 25, 27. Les clapets anti- vidange 24, 26 sont adaptés pour autoriser un transfert de carburant du volume général du réservoir 10 vers l'intérieur des bols de réserve 20, 22 lorsque le niveau du carburant à l'intérieur du réservoir 10 est supérieur au niveau du carburant dans le bol de réserve 20, 22. C'est ce qui peut se produire par exemple lors du remplissage du réservoir 10. En revanche, les clapets anti-vidange 24, 26 sont adaptés pour interdire un transfert de carburant de l'intérieur des bols de réserve 20, 22 vers l'extérieur. On a représenté sur la figure 1, une disposition de réservoir telle que les fonds 13, 15 des deux poches 12, 14 sont situés à même hauteur. De même, les deux sièges 44 des systèmes prévus dans ces poches sont situés à hauteur identique. Cependant, cette disposition n'est pas nécessaire. Il suffit de préférence que les deux sièges 44 soient situés à la même hauteur par rapport à leur fond respectif 13, 15. Le fonctionnement du système conforme à la présente invention est essentiellement le suivant. Lorsque la hauteur de carburant dans une poche 12, 14 est suffisante, c'est-à-dire supérieure au seuil critique Hc, le clapet flotteur 70 libère le siège 44 et permet au carburant d'être aspiré à travers la cage 42 en direction de la ligne d'aspiration 36. Lorsque le niveau de carburant diminue, il apparait une hauteur critique Hc en deçàc de laquelle le clapet 70 obture le siège 44, garantissant un joint liquide, référencé 72 sur la figure 3, autour du clapet 70. Ce joint liquide 72 interdit toute aspiration d'air qui risquerait de désamorcer le circuit d'alimentation. Sur la figure 1, on a référencé HI le niveau de carburant dans la poche 12 recevant le conduit de retour 80, et on a référencé H2 le niveau de carburant dans la seconde poche 14. Le fonctionnement du système peut être précisé en considérant quatre cas. Dans le premier cas, le niveau de carburant Hi dans la poche 12 est supérieur au seuil Hc et de même le niveau de carburant H2 dans la seconde poche 14 est supérieur au seuil Hc. Dans ce cas, le puisage peut être réalisé dans les deux poches. Le débit puisé dans chacune des deux poches 12, 14 dépend à la fois du niveau de carburant dans chacune des poches et des pertes de charges entre les entrées et les sorties des conduits d'aspiration. A perte de charge identique dans les deux conduits d'aspiration, c'est-à-dire entre les entrées des conduits 60 et les points communs dans la ligne d'aspiration 36, le puisage se fait de façon prévilégiée dans la poche 12, 14 présentant le niveau de carburant le plus élevé. La hauteur dans cette poche tendant à diminuer jusqu'à équilibre, ce qui équilibre les débits puisés dans chacune des deux poches S ainsi que l'écart entre le niveau de carburant dans celles-ci. Dans un second cas, le niveau Hi de carburant dans la poche 12 est supérieur au seuil Hc, tandis que le niveau de carburant H2 dans la seconde poche 14 est identique au seuil Hc. Dans ce cas, le puisage n'est possible que dans la première poche 12. Le clapet 70 repose sur le siège 44 et ferme le système 40 correspondant dans la poche 14. Le débit issu de la ligne d'aspiration 36 est par conséquent égal au débit puisé dans la poche 12. Le niveau dans celle- ci diminue jusqu'à atteindre H1=Hc. Dans un troisième cas, le niveau de carburant H1 dans la première poche 12 est égal au seuil Hc tandis que le niveau de carburant H2 dans la seconde poche 14 est supérieur au seuil Hc. Dans ce cas, le puisage n'est possible que dans la seconde poche 14, le clapet 70 reposant sur le siège 44 dans la première poche 12. Le débit de carburant issu de la ligne d'aspiration 36 est alors identique au débit de carburant aspiré dans ) la seconde poche 14. Le niveau dans celle-ci diminue jusqu'à obtenir H2=Hc. En réalité, cependant, si le débit dans le conduit de retour 80 n'est pas nul, le clapet 70 situé dans la première poche 12 doit s'ouvrir pour conduire à une augmentation du niveau HI. Dans un quatrième cas, les niveaux Hi et H2 de carburant dans les deux poches 12 et 14 sont égaux au seuil Hc. Dans ce cas l'aspiration de carburant est impossible des deux côtés. Il faut noter que ce cas peut se rencontrer en cas de mouvement de vague en fin de vidange du réservoir, par exemple au cours d'une accélération ou d'un ralentissement du véhicule, bien qu'il reste du carburant à puiser en quantité importante. Néanmoins, l'utilisation d'un bol 20, 22 de réserve (ou de piégeage du carburant) limite ou tout du moins retarde les risques de démorcage du circuit d'alimentation dans ce cas. L'homme de l'art comprendra à la lecture de la description qui précède que l'architecture de puisage préconisée dans le cadre de la présente invention, présente la caractéristique d'une symétrie dans le mode de puisage et dans les performances d'aspiration des deux poches 12, 14. Cette architecture est basée sur l'utilisation de deux ensembles de clapet à flotteur 40 dont la fonction principale est de permettre le passage de carburant et d'interdire l'introduction d'air dans le circuit d'aspiration. Comme suggéré précédemment, de préférence, dans le cadre de la présente invention, les conduits entre les entrées des ensembles à clapet flotteur 40 et la ligne d'aspiration commune 36 sont adaptés pour définir des pertes de charge en ligne identiques dans les deux poches. Le dispositif conforme à la présente invention présente l'intérêt majeur d'autoriser un puisage maximal sans risque de désarmocage prématuré. En outre, le dispositif conforme à la présente invention offre un puisage quasi-symétrique des deux poches 12, 14 du réservoir et ne génère aucune perte de charge particulière sur la ligne de retour 80, et ne nécessite pas l'utilisation du débit retour pour assurer un transfert entre poches. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. La présente invention peut par exemple s'appliquer à des réservoirs 10 multipoches comprenant un nombre de poches supérieur à deux. La présente invention peut également s'appliquer à un réservoir monopoche comprenant au moins deux points de puisage situés en des points éloignés, à proximité du fond du réservoir, de préférence en des zones diagonalement opposées de cette poche unique. La pésente invention s'applique de préférence aux versions diesel de véhicules. Elle peut cependant s'appliquer aussi à des versions essence. Selon une autre variante de la présente invention le dispositif comprend un nombre de points de puisage supérieur à trois. REVENDICATIONS 1. Dispositif de puisage de carburant pour réservoir de véhicules automobiles, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux points de puisage (30, 32) placés à distance l'un de l'autre à proximité du fond du réservoir (10) et équipés chacun d'un ensemble de clapet à flotteur (40) adapté pour obturer le point de puisage lorsque le carburant autour de ce point tombe sous un seuil (Hc) et caractérisé par le fait que les sorties des ensembles de clapet à flotteur (40) sont reliées à une ligne d'aspiration commune (36). 2. Dispositif de puisage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réservoir (10) est un réservoir multipoches (12, 14) et qu'il comprend au moins deux points de puisage (30, 32) situés dans des poches distinctes. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend deux points de puisage (30, 32) situés dans des poches respectives (12, 14) d'un réservoir (10). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réservoir (10) est un réservoir monopoche comprenant au moins deux points de puisage (30, 32) éloignés. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le réservoir (10) est un réservoir monopoche comprenant au moins deux points de puisage (30, 32) diagonalement opposés. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'un au moins des points de puisage (30, 32) est placé dans un bol de réserve (20, 22). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que chaque ensemble (40) de clapet flotteur comprend une cage (42) munie d'un siège (44), un clapet flotteur (70) apte à reposer sur le siège (44), un tuyau d'aspiration (50) qui communique avec le siège (44) et un tuyau de puisage (46). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le siège (44) est situé en partie inférieure de la cage (42). 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le siège (44) est généralement conique, et qu'il possède un diamètre inférieur plus petit que le diamètre du clapet flotteur (70) mais un diamètre supérieur plus grand que le diamètre de ce clapet flotteur (70) pour définir autour du clapet flotteur (70) un joint liquide résiduel à la fermeture du clapet. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que la cage (42) comprend un évent (43). 11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que le tuyau de puisage (60) débouche dans une ouverture d'admission (46) située au-dessus du plan d'appui du clapet flotteur (70) sur le siège (44). 12. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé par le fait que le tuyau d'aspiration (50) débouche sous le siège (44) du clapet flotteur. 13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé par le fait que le tuyau de puisage (60) est coudé et possède son entrée située au voisinage du fond du réservoir (10). 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le clapet flotteur (70) est formé d'une bille sphérique. 15. Dispositif selon l'une des revendications i à 14, caractérisé par le fait que le clapet flotteur (70) est muni d'un matériau de surface élastique. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend un conduit de retour (80) débouchant dans un bol de réserve (20). 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un bol de réserve (20, 22) muni d'un clapet anti-vidange (24, 26). 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que deux ensembles (40) de clapets à flotteur ont leurs sièges (44) situés à une même hauteur par rapport à leurs fonds respectifs. 19. Réservoir de carburant pour véhicules automobiles équipé d'un dispositif de puisage conforme à l'une des revendications 1 à 18.