Brevet FR2750656A1 — publié le 19980109

La présente invention concerne un clapet destiné à etre monte dans un circuit de dégazage d'un réservoir de carburant, comportant un corps de valve et un obturateur mobile dans ce corps de valve, apte à fermer, dans une première position, au moins partiellement le circuit de dégazage lorsque le réservoir est dans une position d'utilisation prédéterminée et que la pression dans celui-ci est inférieure à une valeur prédéterminée. Ce type de clapet est couramment utilisé pour empêcher le remplissage en excès d'un réservoir de carburant d'un véhicule automobile. En effet, bien que les poignées des distributeurs de carburant soient équipées de détecteurs qui interrompent la distribution lorsque le réservoir est presque plein, il a été constaté que certains automobilistes tentent d'ajouter une quantité supplémentaire de carburant en s'y prenant à plusieurs reprises, malgré les déclenchements successifs du détecteur de la poignée du distributeur. Or, il est dangereux de remplir entièrement un réservoir car le carburant liquide n'est alors plus libre de se dilater sous l'action des variations de température, ce qui peut conduire à la rupture du réservoir. Par sécurité, on cherche donc à maintenir un matelas gazeux au-dessus du carburant liquide dans le réservoir pour accueillir les variations de volume de celui-ci. On utilise pour cela un clapet tel que précité, qui ne s'ouvre que lorsque la pression du matelas gazeux dans le réservoir excède une valeur prédéterminée, supérieure à la valeur de la surpression statique correspondant au dénivelé de carburant liquide dans la tubulure de remplissage et à la valeur de la surpression dynamique provoquee par l'arrivée du carburant dans le réservoir lors du remplissage. Lors de l'ouverture de ce clapet, un courant gazeux de dégazage peut quitter le réservoir par le circuit de dégazage vers l'atmosphère, de préférence au travers d'un filtre capable de piéger les vapeurs de carburant. Il est par ailleurs connu d'équiper le circuit de dégazage d'un dispositif de sécurité destiné à eviter un départ de carburant liquide en cas de retournement du véhicule. Ce dispositif est constitué par un clapet sensible à la pesanteur et agencé pour fermer le circuit de dégazage lorsque le réservoir est incliné, au-delà d'une limite prédéterminée, de sa position d'utilisation. On a décrit dans le brevet américain Us 4 760 858 un dispositif intégrant les fonctions de sécurité anti-retournement et de maintien d'un matelas gazeux dans le réservoir durant le remplissage. Un tel dispositif présente un nombre de pièces relativement élevé et sa fabrication est assez complexe et coûteuse. La présente invention vise notamment à proposer un nouveau dispositif de sécurité pour un réservoir de carburant de véhicule automobile permettant d'assurer, d'une part, le maintien d'une pression prédéterminée dans le réservoir afin d'éviter le remplissage en excès de ce dernier et, d'autre part, empêchant une sortie de carburant par le circuit de dégazage en cas de retournement accidentel du véhicule ou lors du roulage du véhicule. L'invention y parvient par le fait que l'obturateur peut se déplacer dans le corps de valve sous l'effet de la gravité lorsque le réservoir est incliné au-delà d'une limite prédéterminée de sa position d'utilisation, depuis la première position précitée vers une deuxième position, dans laquelle l'obturateur ferme ledit circuit de dégazage, l'obturateur et le corps de valve étant en outre conformés de manière à permettre un écoulement gazeux uniquement depuis l'intérieur du réservoir vers ledit circuit de dégazage lorsque l'obturateur occupe une position intermédiaire entre lesdites première et seconde positions. Grâce à l'invention, on peut réaliser au moyen d'un seul organe mobile d'obturation les fonctions de maintien d'une pression prédéterminée au-dessus du carburant liquide dans le réservoir pendant son remplissage et de fermeture du circuit de dégazage en cas de retournement accidentel du véhicule ou lorsqu'une vague de carburant atteint le clapet lors du roulage du véhicule. Lorsqu'il est dans ladite première position, c'est-à-dire durant le remplissage du réservoir, l'obturateur ferme au moins partiellement le circuit de dégazage. Lorsqu'il est dans ladite deuxième position, c'est-à-dire en cas de retournement accidentel du véhicule ou sous l'effet d'une vague de carburant, l'obturateur ferme le circuit de dégazage. Lorsque le véhicule roule, l'obturateur peut se déplacer sous l'effet des vibrations entre lesdites première et deuxième positions pour permettre à un écoulement gazeux de quitter le réservoir et l'on maintient ainsi la pression dans le réservoir en dessous d'une valeur prédéterminée. En outre, la fabrication d'un clapet selon l'invention peut se faire avec un nombre de pièces constitutives plus faible que dans l'art antérieur. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le corps de valve présente deux rétrécissements de section servant de siège à l'obturateur dans lesdites première et seconde positions respectivement. L'obturateur présente avantageusement une collerette disposée de manière à former avec le corps de valve, lorsque l'obturateur se situe dans ladite position intermédiaire, une chicane favorable à la séparation liquide/vapeur. Avantageusement, l'obturateur est mobile dans un logement du corps de valve, communiquant avec l'intérieur du réservoir au travers d'un orifice réalisé dans une paroi du corps de valve contre laquelle repose ledit obturateur lorsqu'il est dans ladite première position, c'est-à-dire au moins pendant le remplissage du réservoir. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'obturateur comporte une gorge annulaire logeant un ressort qui le sollicite en déplacement vers ladite deuxième position. De préférence également, ledit orifice débouche d'une part dans le logement dans lequel est mobile l'obturateur et d'autre part à l'intérieur d'une partie ajourée du corps de valve, communiquant avec l'intérieur du réservoir. De préférence, cette partie ajourée communique avec l'intérieur du réservoir au travers d'au moins une fente latérale, constituant un brise-jet vis-à-vis des vagues de carburant dans le réservoir. Avantageusement, le pouvoir flottant de l'obturateur est suffisant pour permettre à ce dernier de se soulever sous l'effet d'une arrivée, à l'intérieur du corps de valve, de carburant liquide provenant d'une vague de carburant. Dans un mode particulier de réalisation, l'obturateur est maintenu au centre dudit logement par des nervures de centrage s'étendant sensiblement parallèlement à la direction de déplacement de l'obturateur dans ledit logement. De préférence, ce dernier communique avec le circuit de dégazage par l'intermédiaire d'une chambre de contre-pression permettant d'éviter, lorsque le clapet est parcouru par un courant gazeux de dégazage, l'apparition d'une dépression en aval de l'obturateur, susceptible de provoquer la venue de l'obturateur dans ladite deuxième position. Ainsi, l'obturateur peut présenter un poids relativement faible, inférieur à 10 g, et il est susceptible de réagir très rapidement, notamment sous l'effet d'une vague de carburant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples non limitatifs de l'invention et à l'examen du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un réservoir de carburant de véhicule automobile équipé d'un clapet conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique, en coupe, d'un clapet conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 représentant le clapet au cours du dégazage, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 représentant le clapet en cas de retournement du réservoir, et - la figure 5 est une vue schématique, en coupe, d'un clapet conforme à un deuxième exemple de réalisation de l'invention. On a représenté de façon schématique sur la figure 1 un réservoir de carburant 1 pour véhicule automobile, comportant un corps de réservoir 2 à la partie supérieure duquel se raccorde une tubulure de remplissage 3. Le réservoir 1 est équipé d'un clapet 4 conforme à l'invention, communiquant avec l'intérieur du réservoir au travers d'un orifice ménagé dans la paroi supérieure du corps de réservoir 2, et relié par une tubulure 5 à un circuit de dégazage connu en lui-même et non représenté. Comme représenté plus particulièrement sur les figures 2 à 4, le clapet 4 comporte un corps de valve 6 et un obturateur 7 mobile dans ce corps de valve 6, selon un axe X qui est orienté sensiblement verticalement lorsque le véhicule repose à vide sur une surface plane et horizontale. Le corps de valve 6 comporte une partie médiane 8a délimitée par une paroi tubulaire 9, cylindrique de révolution autour de l'axe X, raccordée inférieurement et supérieurement à des parois respectivement référencées 10 et 11, dirigées vers l'intérieur et s'étendant perpendiculairement à l'axe X. Le bord radialement interne de la paroi 10 définit une ouverture circulaire par laquelle l'intérieur de la partie médiane 8a du clapet 4 peut communiquer avec l'intérieur de la partie inférieure 8b du clapet 4. Cette partie inférieure 8b est délimitée par une paroi tubulaire ajourée 12, cylindrique de révolution autour de l'axe X, fermée à son extrémité inférieure par un fond 13. Ce dernier est épaulé pour servir de guide 14 à un ressort hélicoïdal 15 de tarage de l'obturateur 7. La paroi 12 est traversée par au moins deux fentes latérales 16, diamétralement opposées, servant à établir une communication entre l'intérieur du réservoir et l'intérieur de la partie inférieure 8b du clapet 4. Le bord radialement interne de la paroi ll définit une ouverture circulaire par laquelle l'intérieur de la partie médiane 8a du clapet 4 peut communiquer avec l'intérieur de la partie supérieure 8c du clapet 4. La partie supérieure 8c se raccorde à la paroi 11 par un étranglement 17 traversant de façon étanche la paroi supérieure du corps 2 du réservoir à la faveur d'un orifice 18. L'étranglement 17 se raccorde supérieurement à une partie élargie tubulaire 19, externe au corps du réservoir 2 et supportant un embout de connexion latéral 20 inséré à force dans la tubulure 5. L'obturateur 7 présente une collerette 21 centrée sur l'axe X, formée à la jonction d'une partie supérieure 23 et d'une partie inférieure 22, cette dernière étant délimitée inferieurement par une face 24 épaulée pour servir d'appui à l'extrémité supérieure du ressort 15, qui travaille en compression. Lorsque le réservoir est dans une position normale d'utilisation, le véhicule étant à l'arrêt ou en marche, l'obturateur 7 est dans une première position où il repose par la face inférieure de la collerette 21 sur la paroi 10, comme représenté sur la figure 2. Tant que la pression du matelas gazeux dans le réservoir n'excède pas une valeur prédéterminée, le circuit de dégazage 5 est ainsi isolé de l'intérieur du réservoir. La valeur de la pression provoquant l'ouverture du clapet est choisie de manière à maintenir une certaine hauteur h de liquide dans la tubulure 3 à la fin du remplissage, la hauteur h étant mesurée par rapport à la surface du carburant dans le réservoir. A titre indicatif, cette valeur correspond à une surpression de 25 mm Hg. Lorsque le réservoir est dans sa position normale d'utilisation et que la pression du matelas gazeux dépasse ladite valeur prédéterminée, l'obturateur 7 se soulève sous l'effet des forces de pression s'exerçant sur sa face inférieure 24 et sur la face inférieure de la collerette 21 et permet le passage d'un courant gazeux vers le circuit de dégazage, comme représenté sur la figure 3. Comme on pourra le remarquer à l'examen de cette figure, la collerette 21 forme avec les parois 9 et 10 du clapet 4 une chicane à l'intérieur de la partie médiane 8a du corps de valve 6, ce qui permet d'éviter que du carburant liquide ne soit entraîné par le courant gazeux vers le circuit de dégazage 5, en particulier si le véhicule roule et que le carburant est agité dans le réservoir. On évite ainsi, avantageusement, la saturation en carburant des éléments filtrants que peut comporter le circuit de dégazage. Par un choix approprié de la raideur du ressort 15, en fonction du poids de l'obturateur 7 et de la surface de ce dernier exposée à la pression, on peut déterminer la valeur de la pression à partir de laquelle l'obturateur 7 se soulève pour faire communiquer l'intérieur du réservoir avec le circuit de dégazage. On comprendra que, lorsque le réservoir est incliné par rapport à la verticale, la composante du poids de l'obturateur 7 projetée sur l'axe X diminue. L'action du ressort 15 devient ainsi prépondérante au-delà d'une inclinaison prédéterminée du réservoir, choisie égale à 30 dans l'exemple décrit. La partie supérieure 23 de l'obturateur 7 se plaque alors contre la paroi 11 pour fermer la communication entre les parties médiane 8a et supérieure 8c du clapet 4. On a représenté sur la figure 4 le clapet 4 dans une deuxième position après retournement du réservoir de 180 . Comme on pourra le constater à l'examen de cette figure, l'obturateur 7 s'applique contre la paroi 11 à la fois sous l'effet de son poids et sous l'action du ressort 15, et empêche le carburant liquide de s'écouler vers le bas pour gagner le circuit de dégazage. Dans l'exemple de réalisation particulier représenté sur les figures 2 à 4, les surfaces de l'obturateur 7 et de la paroi 11 destinées à venir en contact l'une avec l'autre en cas de retournement du réservoir sont chanfreinées. On a représenté sur la figure 5 un clapet 50 comportant un corps de valve 51 et un obturateur 52 mobile dans un logement 53 du corps de valve. Le logement 53 communique supérieurement, par l'intermédiaire d'un orifice 54, avec une chambre de contre-pression 55 reliée à une canalisation de dégazage 56 et inférieurement, par un orifice 57, avec une partie ajourée 58 du corps de valve. Plus précisément, la partie ajourée 58 communique directement avec l'intérieur du réservoir par des fentes latérales 59 et par un orifice 66 ménagé dans le fond de la paroi ajourée 58, à l'opposé de l'orifice 57. L'orifice 57 est réalisé au travers d'une paroi 60 du corps de valve s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction X de déplacement de l'obturateur 52 dans le logement 53. A titre indicatif, dans l'exemple de réalisation décrit, le diamètre de l'orifice 57 vaut 7 mm environ. Lorsque le véhicule est au repos et que la pression à l'intérieur du réservoir est inférieure à une valeur prédéterminée, l'obturateur 52 est dans une première position où il repose par sa face frontale inférieure 61 sur la paroi 60 et obture l'orifice 57. Une gorge annulaire 62 est formée dans l'obturateur 52 pour loger un ressort de tarage 63, venant axialement en appui à son extrémité supérieure dans le fond de la gorge 62 et à l'autre extrémité contre la face supérieure de la paroi 60. L'obturateur 52 est maintenu sensiblement au centre du logement 53 par des nervures de centrage 64 parallèles à l'axe X et prolongeant radialement vers l'intérieur la paroi 67 du corps de valve délimitant latéralement le logement 53. L'obturateur 52 est muni sur sa face supérieure d'un relief 65 en forme de pointeau, conformé pour s'engager dans l'orifice 54 par lequel le logement 53 communique avec la chambre 55. A titre indicatif, le poids de l'obturateur 52 est dans l'exemple de réalisation décrit de l'ordre de 7,8 g. Le diamètre externe de l'obturateur 52 est de l'ordre de 20 mm, l'écartement entre les bords libres longitudinaux de deux nervures 64 diamétralement opposées vaut 27 mm environ et la hauteur du logement 53 est de l'ordre de 45 mm. La partie ajourée 58 du corps de valve permet avantageusement, lorsque le véhicule roule et que des vagues de carburant se forment dans le réservoir, de servir de brise-jet et d'éviter que le carburant liquide soit projeté avec force contre l'obturateur au travers de l'orifice 57. En outre, si du carburant liquide provenant d'une vague de carburant parvient à pénétrer à l'intérieur du logement 53 par l'orifice 57, l'obturateur 52 tend à se soulever en raison de sa flottabilité et à obturer l'orifice supérieur du logement 53, évitant ainsi l'envoi de carburant liquide dans la chambre 55 et vers le circuit de dégazage situé en aval. Lorsque la vague de carburant redescend, l'obturateur 52 se déplace vers le bas, libérant l'orifice 54 et permettant le départ de carburant gazeux vers le circuit de dégazage pour résorber une éventuelle surpression à l'intérieur du réservoir. Comme indiqué plus haut, lorsque le véhicule est au repos et que la pression à l'intérieur du réservoir est inférieure à une valeur prédéterminée, l'obturateur 52 repose par sa face frontale inférieure sur la paroi 60 et obture l'orifice 57, permettant ainsi le maintien à l'intérieur du réservoir d'une surpression empêchant le remplissage en excès du réservoir. Lorsque le véhicule roule et que le clapet 52 se soulève légèrement sous l'effet des vibrations, le gaz en surpression contenu à l'intérieur du réservoir peut quitter ce dernier en traversant le logement 53 notamment par l'espace formé entre les nervures de centrage 64. En cas de retournement accidentel du véhicule, l'obturateur 52 prend une deuxième position où il obture par son extrémité 65 l'orifice 54 empêchant ainsi l'écoulement de carburant liquide par le circuit de dégazage. La section de la chambre de contre-pression 55 offerte au passage de l'écoulement gazeux est choisie suffisamment grande pour que la dépression en aval de l'orifice 54, due à la vitesse de l'écoulement gazeux dans cette chambre 55, reste négligeable. L'orifice 54 présente en outre une dimension axiale suffisamment faible pour éviter qu'un écoulement gazeux traversant ledit orifice ne génère une veine fluide de vitesse élevée. De préférence, la dimension axiale de l'orifice 54 est comprise entre 2 et 4 mm. La chambre de contre-pression 55 permet notamment d'éviter que l'obturateur ne tende à être rappelé par une dépression en aval due à un écoulement de vitesse élevée, en position d'obturation de l'orifice 54. Ainsi, on assure la libération de l'orifice 54 après le passage de chaque vague de carburant ayant amené l'obturateur en position d'obturation de l'orifice 54. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. On peut notamment proposer d'autres formes de réalisation de l'obturateur sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Clapet destiné à être monté dans un circuit de dégazage de réservoir de carburant, comportant un corps de valve et un obturateur mobile dans ce corps de valve, apte à fermer dans une première position au moins partiellement le circuit de dégazage lorsque le réservoir est dans une position d'utilisation prédéterminée et que la pression dans le réservoir est inférieure à une valeur prédéterminée, caractérisé par le fait que l'obturateur (7;52) est apte à se déplacer, sous l'effet de la gravité, dans le corps de valve (6;51) lorsque le réservoir est incliné au-delà d'une limite prédéterminée de sa position d'utilisation, vers une deuxième position dans laquelle l'obturateur ferme ledit circuit de dégazage, le corps de valve et l'obturateur étant en outre conformés de manière à permettre un écoulement gazeux uniquement depuis l'intérieur du réservoir vers le circuit de dégazage lorsque l'obturateur est dans une position intermédiaire entre lesdites première et seconde positions. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps de valve (6;51) présente deux rétrécissements de section (10,11;57;54) servant de siège à l'obturateur dans lesdites première et seconde positions respectivement. 3. Clapet selon l'une des revendications 1 et 2, caractérise par le fait que ledit obturateur (7) présente une collerette (21) disposée de manière à former avec le corps de valve, lorsque l'obturateur se situe dans ladite position intermédiaire, une chicane favorable à la séparation liquide/vapeur. 4. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le pouvoir flottant de l'obturateur est suffisant pour permettre à ce dernier de se soulever sous l'effet de l'arrivée à l'intérieur du corps de valve de carburant liquide provenant d'une vague de carburant. 5. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'obturateur (7;52) est mobile dans un logement du corps de valve, communiquant avec l'intérieur du réservoir au travers d'un orifice réalisé dans une paroi (10;60) du corps de valve contre laquelle repose ledit obturateur lorsqu'il est dans ladite première position. 6. Clapet selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit orifice débouche d'une part dans le logement dans lequel est mobile l'obturateur et d'autre part à l'intérieur d'une partie ajourée (8b;58) du corps de valve, communiquant avec l'intérieur du réservoir. 7. Clapet selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite partie ajourée communique avec l'intérieur du réservoir au travers d'au moins une fente latérale (16;59), constituant un brise-jet vis-à-vis des vagues de carburant dans le réservoir. 8. Clapet selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'obturateur (52) est maintenu au centre dudit logement (53) par des nervures de centrage (64) s'étendant sensiblement parallèlement à la direction de déplacement (x) de l'obturateur dans ledit logement. 9. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit circuit de dégazage comporte une chambre de contre-pression (55) permettant d'éviter, lorsque le clapet est parcouru par un courant gazeux de dégazage, l'apparition d'une dépression en aval de l'obturateur, susceptible de provoquer la venue de l'obturateur dans ladite deuxième position. 10. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte un ressort (15;63) travaillant en compression et agencé dans le corps de valve de manière à solliciter l'obturateur en déplacement vers ladite deuxième position. 11. Clapet selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'obturateur (52) comporte une gorge annulaire (62) logeant ledit ressort (63). 12. Réservoir de carburant (1) pour véhicule automobile équipé d'un clapet de dégazage selon l'une quelconque des revendications précédentes.