Brevet FR2793864A1 — publié le 20001124

La présente invention concerne un clapet destiné à être utilisé dans un circuit pneumatique ou hydraulique. L'invention concerne tout type de clapet tel par exemple des clapets de coupleur, des clapets anti-retour, des clapets de décharge, etc.... Toutefois, elle s'applique de préférence à un clapet qui, en position ouverte, permet un débit de fluide élevé. Un clapet comporte une tête qui coopère avec un siège pour permettre de réaliser une fermeture étanche au niveau du siège. Il comporte également une tige pour permettre le guidage du clapet lors des opérations d'ouverture et de fermeture et qui sert également à transmettre à la tête du clapet une commande d'ouverture et/ou de fermeture. La plupart des clapets connus présentent une tête en forme de disque et une tige cylindrique de section circulaire. Pour permettre le passage de fluide lorsque le clapet est ouvert, des évidements longitudinaux sont réalisés sur la surface extérieure pour permettre un bon débit. La plupart des clapets connus sont réalisés en une seule pièce. Ils peuvent être réalisés par usinage ou, lorsque des formes complexes favorisant un bon débit doivent être données, on peut alors avoir recours à des pièces moulées, par exemple en matière synthétique. Le problème technique à l'origine de la présente invention est de fournir un clapet qui permette bien entendu d'assurer la fermeture d'un orifice mais aussi de laisser passer un flux de fluide important en position ouverte du clapet. A cet effet, l'invention propose un clapet destiné à un circuit pneumatique ou hydraulique comportant une tête de clapet et une tige caractérisé en ce que la tige présente au moins localement une section transversale polygonale, en ce que la tige comporte un alésage axial débouchant du côté opposé à la tête du clapet et en ce que le diamètre de l'alésage axial est localement, au niveau d'une zone de la tige de section polygonale, d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section polygonale. Le fait que l'alésage axial soit localement d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section polygonale permet de réaliser des fenêtres dans la paroi de la tige de clapet. Le fluide peut alors passer par ces fenêtres et circuler à l'intérieur de la tige de clapet. Pour une tige de section carrée, cette forme de réalisation a permis d'obtenir des débits de fluide supérieurs de 30% aux débits de fluide constatés avec des soupapes de l'art antérieur de même dimension et utilisées dans les mêmes conditions. La section polygonale de la tige présente de préférence une forme d'un polygone régulier. Dans un mode de réalisation, la tige de clapet est réalisée à partir d'une barre de section polygonale, de préférence carrée. Le clapet tel que décrit ci-dessus peut être constitué de deux pièces distinctes, la tête de clapet et la tige, fixées l'une à l'autre pour former le clapet. Dans ce cas, une forme de réalisation prévoit que l'alésage axial est réalisé dans la tige, débouche également du côté de la tête de clapet et présente à cette extrémité une forme conique se rétrécissant vers l'extérieur tandis que la tête de clapet présente du côté de la tige une lèvre annulaire introduite dans l'alésage de la tige et venant, après déformation plastique, épouser la forme de la paroi de l'alésage. Pour pouvoir monter un ressort autour de la tige du clapet, la surface extérieure de la tige présente par exemple un épaulement permettant à ce ressort de prendre appui d'une part sur l'épaulement et d'autre part sur la tête de clapet. La présente invention propose également un ensemble comportant un corps dans lequel est réalisé un orifice formant siège, un clapet tel que décrit ci-dessus et présentant un épaulement, la tête du clapet coopérant avec l'orifice pour fermer celui-ci, ainsi qu'un ressort de rappel en position fermée du clapet. Selon l'invention, le ressort est monté entre l'épaulement de la tige de clapet et un second épaulement, réalisé dans le corps, entre l'épaulement de la tige de clapet et le siège de clapet. Dans cet ensemble, le corps présente de préférence une zone permettant le guidage de la tige de clapet placée entre le second épaulement et le siège de clapet. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation préférentielle d'un clapet selon l'invention. Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un clapet selon l'invention, Figure 2 est une vue en perspective du clapet de la figure 1 en position montée, Figure 3 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne de coupe 111-111 de la figure 2, le clapet étant en position fermée, et Figure 4 est une vue dans laquelle on voit le clapet de la figure 2 suivant la flèche IV de la figure 2 placé au niveau d'un orifice, le clapet étant en position ouverte. Les figures 1 et 2 représentent un clapet selon l'invention. Ce clapet est réalisé à partir de deux pièces distinctes, une tête de clapet 2 et une tige de clapet 4. La tête de clapet 2 comporte un disque métallique 6 à la périphérie duquel est monté un joint torique 8 (non représenté sur la figure 1). Une rainure est réalisée sur la tranche du disque 6 pour permettre de manière connue le logement du joint torique 8. Comme on peut le voir sur la figure 3, le disque 6 présente sur sa face destinée à venir au contact de la tige 4 une lèvre annulaire 10, s'étendant axialement par rapport à l'axe de symétrie de rotation du disque 6. La tige de clapet est réalisée à partir d'une barre de section carrée, la longueur d'un côté du carré étant inférieure au diamètre du disque 6. Comme on peut le voir sur la figure 3, la tige de clapet 4 est traversée de part en part par un alésage 12 s'étendant axialement. Le diamètre de cet alésage est variable. En partant du côté opposé à la tête de clapet 2, cet alésage présente tout d'abord un diamètre inférieur au diamètre du cercle inscrit dans la section transversale carrée de la barre dans laquelle est réalisée la tige 4. Puis, le diamètre de l'alésage augmente pour devenir d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section carrée de la barre servant à réaliser la tige de clapet 4. Le diamètre de cet alésage est toutefois inférieur bien entendu au diamètre du cercle circonscrit à la section carrée de la barre dans laquelle est réalisée la tige de clapet 4. On réalise ainsi dans chaque face de la tige 4 une fenêtre 14 mettant en communication l'intérieur de la tige de clapet 4 avec l'extérieur de cette tige 4. En se rapprochant de l'extrémité de la tige de clapet 4 destinée à recevoir la tête de clapet 2, le diamètre de l'alésage diminue formant ainsi à l'intérieur de la tige 4 une surface conique. Le diamètre extérieur de la lèvre annulaire 10 de la tête de clapet 2 correspond sensiblement au diamètre de l'alésage 1 2 au niveau de l'extrémité de la tige de clapet 4 du côté de la tête 2. L'assemblage de la tige 4 et de la tête de clapet 2 s'effectue alors de la manière suivante. La lèvre annulaire 10 est placée à l'intérieur de l'alésage 12. Puis, avec un outil tel un poinçon, de forme adaptée, on vient déformer la lèvre annulaire 10 pour que celle-ci vienne épouser la surface conique de l'alésage 12 à l'extrémité de celui-ci. Le poinçon permettant de réaliser cette opération est introduit dans la tige 4 par l'alésage 1 2 du côté opposé à la tête de clapet 2. Comme on peut le voir sur la figure 3, un évidement 16 est prévu dans le disque 6 pour ne pas gêner la tête du poinçon lors de l'opération d'assemblage par sertissage décrite ci-dessus. En outre, on réalise sur la surface extérieure de la tige 4 un épaulement 18. Ce dernier est par exemple obtenu en venant "casser les angles" de la tige 4 sur une hauteur donnée du côté de la tête 2. Cette opération peut être par exemple réalisée par tournage. Comme on peut le constater, cette tige de clapet est facile à usiner. Elle peut être réalisée en deux opérations sur une même machine. On réalise d'une part l'alésage 12 et d'autre part l'épaulement 18. La tête de clapet et elle aussi facile à réaliser par tournage. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l'invention en réalisant le clapet d'une manière différente de celle décrite ci-dessus. Le clapet décrit ci-dessus permet un montage présentant un encombrement très réduit. Les figures 3 et 4 illustrent un tel montage. Ces figures représentent une prise de pression telle qu'on en rencontre sur des circuits pneumatiques de freinage de camions. Bien entendu, l'application du clapet selon l'invention ne se limite pas à de telles prises de pression. Sur les figures 3 et 4, on voit le clapet des figures 1 et 2 monté dans un corps 20. Ce dernier est destiné à être vissé dans une paroi de réservoir (non représenté). Il comporte à cet effet une partie cylindrique filetée 22. Pour permettre le vissage dans la paroi du réservoir, il comporte également une tête 24 à six pans. Le corps 20 est traversé de part en part par un alésage axial destiné à recevoir le clapet. Du côté de la tête 24, cet alésage présente un siège 26 destiné à coopérer avec la tête de clapet 2. Ce siège 26 comporte une surface annulaire conique sur laquelle vient reposer le joint torique 8 (figure 3). A distance du siège 26, vers la partie filetée 22, est réalisée dans l'alésage du corps 20 une zone de guidage 28 de la tige de clapet 4. Cette zone de guidage 28 ne présente pas forcément une section carrée. Elle présente de préférence une section circulaire dont le diamètre correspond au diamètre de la tige de clapet 4 entre l'épaulement 18 et la tête de clapet 2. On a ainsi un guidage de la tige de clapet 4 sur les quatre angles (cassés) de la tige 4. Au-delà de la zone de guidage 28, du côté opposé à la tête 24, l'alésage réalisé dans le corps 20 présente un diamètre correspondant sensiblement au diamètre du cercle circonscrit à la section carrée de la barre servant à réaliser la tige de clapet 4. On réalise ainsi un épaulement 30 dans cet alésage. Comme on le voit sur les figures 3 et 4, cet épaulement 30 coopère avec l'épaulement 18 de la tige de clapet 4 pour servir d'appui aux extrémités d'un ressort hélicoïdal 30. Pour réaliser la prise de pression représentée sur les figures 3 et 4, le ressort 30 est mis en place sur la tige 4 de clapet et est introduit dans l'alésage du corps 20 du côté de la partie filetée 22. La tête de clapet 2 est quant à elle introduite dans l'alésage du corps 20 du côté de la tête 24. On réalise alors le sertissage décrit ci-dessus pour venir déformer la lèvre annulaire 10, rendant ainsi solidaire la tête de clapet 2 de la tige de clapet 4. Comme on peut le voir, ce montage est particulièrement simple. Il est également peu encombrant. Son prix de revient est très réduit. L'avantage principal apporté par l'utilisation d'un clapet selon l'invention est de permettre un débit de fluide de 30% supérieur en position ouverte du clapet par rapport à un clapet de l'art antérieur de diamètre identique. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en réalisant le clapet à partir d'une seule pièce. On pourrait bien entendu usiner un morceau de barre de section circulaire pour obtenir un clapet tel que représenté sur la figure 2. Ce clapet aurait bien entendu les mêmes performances d'un point de vue débit de fluide que le clapet décrit ci- dessus. La tige du clapet est à l'origine de section carrée. Une autre forme de section polygonale, régulière ou non, conviendrait également. De même, la présence d'un épaulement sur la tige de clapet est facultative. Si l'on décide de monter un clapet selon l'invention de manière classique, cet épaulement devient inutile. REVENDICATIONS 1. Clapet destiné à un circuit pneumatique ou hydraulique comportant une tête de clapet (2) et une tige (4), caractérisé en ce que la tige (4) présente au moins localement une section transversale polygonale, en ce que la tige (4) comporte un alésage axial (12) débouchant du côté opposé à la tête du clapet (2), et en ce que le diamètre de l'alésage axial (1 2) est localement, au niveau d'une zone de la tige de section polygonale, d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section polygonale. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section polygonale a la forme d'un polygone régulier. 3. Clapet selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tige de clapet (4) est réalisée à partir d'une barre de section polygonale, de préférence carrée. 4. Clapet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux pièces distinctes, la tête de clapet (2) et la tige (4), fixées l'une à l'autre pour former le clapet. 5. Clapet selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alésage axial (Il 2) réalisé dans la tige (4) débouche également du côté de la tête de clapet (2) et présente à cette extrémité une forme conique se rétrécissant vers l'extérieur, et en ce que la tête de clapet (2) présente du côté de la tige (4) une lèvre annulaire (Il 0) introduite dans l'alésage (1 2) de la tige et venant, après déformation plastique, épouser la forme de la paroi de l'alésage. 6. Clapet selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface extérieure de la tige présente un épaulement (18) permettant de prendre appui à un ressort hélicoïdal (30) placé entre la tête (2) et l'épaulement (18). 7. Ensemble comportant un corps (20) dans lequel est réalisé un orifice formant siège (26), un clapet selon la revendication 6, la tête du clapet (2) coopérant avec l'orifice pour fermer celui-ci, ainsi qu'un ressort de rappel (30) en position fermée du clapet, caractérisé en ce que le ressort (30) est monté entre l'épaulement (18) de la tige de clapet et un second épaulement, réalisé dans le corps, entre l'épaulement (18) de la tige de clapet et le siège de clapet (26). B. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps (20) présente une zone (28) permettant le guidage de la tige (4) entre le second épaulement et le siège de clapet (26).