Brevet FR2789670A1 — publié le 20000818

DISPOSITIF AUTOMATIQUE DE DISTRIBUTION DU CARBURANT AUX AUTOMOBILES L'invention concerne un dispositif automatique de distribution du carburant aux automobiles. La distribution du carburant se fait généralement à partir d'une pompe refoulant dans un Flexible terminé par une vanne manuelle à gâchette appelée pistolet. L'opérateur introduit le pistolet dans le réservoir du véhicule à ravitailler et commande l'écoulement du carburant en actionnant la gâchette. Les inconvénients d'un tel dispositif sont: - La lenteur des opérations exécutées par un opérateur occasionnel et son corollaire, la faible productivité des installations de distribution. - L'exposition de l'opérateur client, aux conditions climatiques extérieures, aux salissures et aux vapeurs nocives de carburant. L'aménagement et la gestion des stations permettent des améliorations, mais la solution du problème passe par l'automatisation des opérations manuelles. Des robots de distribution ont déjà fait leur apparition, mais la difficulté du problème les relègue encore au niveau d'essai expérimental pour le grand public. En effet, le robot doit, entre autres, trouver le point de remplissage, ouvrir le bouchon souvent équipé d'une fermeture à clef, suivre les micro-déplacements du véhicule pendant le remplissage, délivrer la quantité et la qualité du carburant requis, contrôler le débordement du réservoir, s'assurer du payement, refermer le bouchon et enfin se remettre en position d'attente. Ces opérations doivent être aussi exécutées en toute sécurité, pour les personnes, les véhicules et les robots, ce qui est difficile, car ce sont des mobiles. De plus, les dispositifs doivent être conçus pour éviter les fraudes et les erreurs, ce qui complique encore le problème. Le brevet français N 96 10876, du même auteur et publié sous le numéro 2 753 189, décrit des dispositifs de distribution automatique de carburant qui n'ont pas les inconvénients cités précédemment, car ils utilisent des robots basés sur le principe d'une approche du véhicule par le dessous. En effet, I'espace sous le véhicule est bien protégé et permet une simplification des équipements. Pour mémoire, ces dispositifs sont principalement basés sur un bloc mobile, circulant sous le véhicule et se positionnant par rapport à la face interne du pneu d'une des roues arrières du véhicule. Une fois positionné, le bloc mobile propulse une canne de distribution du carburant dans une cheminée aménagée sur le véhicule, jusqu'au point de connexion au réservoir. Malheureusement dans cette invention, les systèmes à dépression, utilisés pour les contrôles et pour l'aspiration des vapeurs, pourraient compromettre la fiabilité du comptage du carburant livré. La présente invention vise donc à éliminer cet inconvénient tout en apportant de nouvelles simplifications aux installations. L'invention a donc pour objet un dispositif de distribution automatique de carburant 1c à bloc mobile circulant sous le véhicule et propulsant une canne de distribution dans une cheminée aménagée sur le véhicule. Il comprend en combinaison: * Des moyens de prépositionnement du véhicule, * Un bloc mobile porteur de la ou des cannes de distribution du carburant, * Des moyens de guidage et de mise en place des cannes, Une cheminée de guidage jusqu'à l'entrée du réservoir aménagée sur le véhicule, * Des cannes de distribution du carburant à deux clapets opposés avec un capteur pour le contrôle du débordement, * Un poste fixe de comptage volumétrique et de contrôle du débit du carburant, * Un poste déporté de stockage et de pompage du carburant, * Des moyens de contrôle et de pilotage de l'ensemble du dispositif, * Des moyens de protection contre les collisions. L'ensemble de ce dispositif selon l'invention et son fonctionnement, sont décrits ci-après. Dans la suite de l'exposé, le mot " Canne " sous entendra " canne de distribution du carburant ", le mot " Flexible " sous entendra " flexible de distribution du carburant ", le mot " Roue " désignera la " roue de référence du véhicule pour son positionnement ". Les moyens de prépositionnement du véhicule à ravitailler concourent au positionnement radial de la Roue dans une rainure en V disposée en travers de la voie de roulement du véhicule. Pour éviter au conducteur une manoeuvre précise, cette rainure est beaucoup plus longue que nécessaire, car sa fonction n'est pas un positionnement latéral du véhicule. Le bloc mobile porteur de la ou des Cannes, repose sur la voie de roulement du véhicule dans son axe principal. Quand le véhicule immobilise sa Roue dans la rainure en V, le bloc mobile est poussé par une motorisation contre la face intérieure du pneu de la Roue. Le bloc mobile est alors positionné par rapport au véhicule tel que la Canne soit sensiblement à la verticale du point de remplissage. Comme toutes les Cannes de distribution ne peuvent pas être exactement à la verticale d'un même point, nous verrons comment l'invention résout ce problème. Les moyens de guidage et de motorisation sur le bloc mobile permettent de propulser la Canne sélectionnée dans une cheminée aménagée sur le véhicule le long du carter de la Roue. A cet effet, la Canne est montée au bout d'un Flexible 0o semi-rigide poussé dans un guide orienté vers l'entrée de la cheminée. Au repos, la longueur du Flexible expulsé est emmagasinée dans le bloc mobile. Dans la présente invention, le Flexible coulisse dans un tube-guide fendu sur la longueur de la course pour permettre la circulation de son doigt d'entraTnement. L'intérêt de cet arrangement est d'augmenter le guidage du Flexible et d'éviter son flambage pour des courses longues telles que celles nécessaires à l'invention. Dans la présente invention, chaque tube-guide se retrouve orienté vers l'entrée de la cheminée quand le bloc mobile est en position contre la roue de référence. Cette particularité évite de modifier la position du bloc mobile en fonction de la Canne sélectionnée. Du fait de la flexibilité relative du Flexible, la tolérance de positionnement de la Canne par rapport à la cheminée est suffisamment large pour permettre ce type de positionnement. En conséquence, pendant la distribution du carburant, le bloc mobile est poussé directement contre la Roue, sans avoir recours à une cale intermédiaire ajustée en fonction de la Canne sélectionnée. La cheminée de guidage, le long du carter de la Roue, conduit la Canne et son Flexible jusqu'à l'entrée du réservoir. Dans la présente invention, la cheminée est constituée, d'une entrée conique sensiblement verticale, d'une extrémité supérieure recourbée vers le bas et d'un conduit intermédiaire à grands rayons de courbure. Pour éviter les structures du véhicule, le conduit intermédiaire peut avoir plusieurs courbures pas forcément coplanaires. Son cheminement forme un point haut pour les liquides en écoulement par gravité. L'extrémité recourbée vers le bas de la cheminée est connectée à l'entrée du réservoir au niveau de son bouchon d'obturation. Pour permettre à la Canne, de repousser le bouchon et de pénétrer facilement dans l'entrée du réservoir, le bouchon est de préférence du type clapet à ressort. Juste en amont du bouchon, des ouvertures d'écoulement dans la cheminée évitent l'accumulation d'eau et de poussières. Les Cannes, dont une est sélectionnée pour délivrer le carburant dans la qualité demandée, ont les particularités suivantes: e Dans la présente invention, chaque Canne a deux clapets à ressort opposés pour préserver la précision du comptage du carburant livré. En effet, le clapet amont s'ouvre et se ferme à une pression sensiblement constante pour permettre d'une part, de s'affranchir des variations de volume induites par les variations de pression et d'autre part, d'éviter la vidange partielle du Flexible après l'arrêt du remplissage. Le clapet aval, par contre, s'ouvre sous la poussée d'une forme en saillie du bouchon du réservoir quand ce dernier arrive sur sa butée d'ouverture. A cet effet, la précontrainte du ressort du clapet est supérieure à la poussée du ressort du bouchon en fin de course et la rigidité relative du Flexible est suffisante pour éviter son flambage dans les parties non guidées. Ce clapet protège la Canne des salissures et sécurise le transfert du carburant, car tant que la Canne et le bouchon ne sont pas en place, le clapet interdit tout écoulement. Dans ces conditions, la distribution du carburant se fait à la pression d'ouverture du clapet amont, augmentée des pertes de charge dans le Flexible. Une pression trop basse ou une pression trop forte provoquera la mise en sécurité du poste et l'arrêt de la distribution. Pour éviter tout risque de mise en pression du réservoir, un jeu important entre la Canne et la cheminée permet à l'air de circuler librement. D'autre part, au cas o le véhicule viendrait à partir avant la fin des opérations, la Canne s'échapperait de la cheminée en déclenchant la fermeture des clapets et la mise en sécurité des installations. Pour éviter de blesser le Flexible dans cette éventualité, I'entrée de la cheminée et la sortie des tube-guides sont arrondies. À Dans la présente invention, la Canne embarque un capteur pour le contrôle du débordement qui arrête la distribution en cas d'arrivée de liquide dans l'espace annulaire entre la canne et l'entrée du réservoir. De nombreux systèmes électroniques, connus et adaptés en sécurité intrinsèque, peuvent être installés sur la Canne. Dans notre cas, nous avons préféré un système optoélectronique basé sur la modification du trajet d'un faisceau dans un micro-prisme suite au changement de l'indice de réfraction à l'immersion. Le faisceau est véhiculé par deux fibres optiques, I'une émettrice, I'autre réceptrice, circulant dans le Flexible jusqu'au poste fixe de comptage. Dans notre cas, le micro- prisme a une forme triangulaire isocèle dont la grande face est chanfreinée et argentée pour dévier perpendiculairement le faisceau. Ceci permet d'éviter aux fibres optiques de perdre leurs propriétés 'optiques dans les courbures brusques immergées. L'implantation du micro-prisme sur la Canne est guidée par un souci d'éviter l'accrochage, des liquides, des salissures et des pièces mécaniques. Son nettoyage doit rester aisé. Dans ces conditions, nous avons disposé le micro- prisme dans un plan radial sur la Canne et tel que les ouvertures d'immersion de la Canne soient sensiblement de forme conique avec les petites faces du micro- prisme pour génératrice. Le poste fixe de comptage volumétrique et de contrôle du débit délivre la quantité demandée de carburant dans le Flexible. Il est installé au plus près du bloc io mobile pour assurer un comptage précis et garantir une rapidité des dispositifs de contrôle. Dans le cas o le bloc mobile est un bras articulé, le poste prolonge le bras au repos, au plus près de son axe d'articulation, de manière à bénéficier des déplacements faibles au niveau des interconnections des deux systèmes. Le poste abrite, entre autres, le ou les compteurs volumétriques, les vannes motorisées, les tuyauteries associées et l'alimentation en énergie du bloc mobile, selon des arrangements connus et classiques. Le poste déporté de stockage et de pompage du carburant délivre le carburant en pression et en qualité au poste fixe ci-dessus par un jeu de tuyauteries, selon des arrangements classiques et connus. Les moyens de contrôle et de pilotage de l'ensemble sont construits autour d'un séquenceur classique qui gère la suite logique et la sécurité des opérations. La séquence normale est la suivante: Détection de la Roue, poussée du bloc mobile contre la Roue, choix par le client d'une qualité et d'une quantité de carburant, expulsion de la Canne et du Flexible sélectionnés dans la cheminée du véhicule, ouverture du bouchon du réservoir, ouverture du clapet aval de la Canne, mise en pression du carburant, ouverture du clapet amont de la Canne, transfert et comptage du carburant, déclenchement quand le volume est atteint ou en limite du débordement, retrait de la Canne et du Flexible, remise en position repos du bloc mobile, contrôle du payement et départ du véhicule. Les moyens de protection protègent le bloc mobile des collisions lors de la mise en place du véhicule. Dans le cas o le bloc mobile est un bras articulé, c'est un simple pare choc disposé dans le prolongement du bras en position repos. Sa forme en pente et son matériau sont choisis de manière à minimiser les conséquences d'une collision. Afin d'illustrer l'invention, des dessins annexés décrivent, ci-après, des modes et des procédés de réalisation de l'invention à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, les motorisations de translation peuvent être indifféremment, pneumatiques, électriques, du type vérin ou du type pignon crémaillère, etc. la Roue arrière gauche pourrait être la Roue arrière droite et la cheminée orientée vers l'arrière du véhicule pourrait être orientée vers l'avant. 1o Pour simplifier l'exposé, les améliorations proposées par le présent brevet sont plus particulièrement illustrées en association avec la variante dite " du bras articulé ", mais elles peuvent s'appliquer aux autres variantes du brevet français N 96 10876. A noter aussi que les figures représentent un dispositif à 3 Cannes à titre d'exemple. Pour les figures, nous appellerons coupe axiale la coupe par un plan vertical sensiblement parallèle à l'axe du véhicule, coupe transversale une coupe par un plan vertical sensiblement perpendiculaire à l'axe du véhicule. * La figure 1 représente le poste de distribution du carburant, en perspective cavalière. * La figure 2 est un schéma de l'arrangement de plusieurs tube-guides à l'extrémité du bloc mobile, en coupe transversale. * La figure 3 est un schéma de principe de la circulation de la Canne dans la cheminée, en coupe axiale, cheminée dirigée vers l'arrière. * La figure 4 est un schéma de principe de la circulation de la Canne dans la cheminée, en coupe axiale cheminée dirigée vers l'avant. * La figure 5 est une coupe axiale d'un tube-guide longue course avec une motorisation. * Les figures 6a et 6b sont des coupes axiales de la Canne et de l'entrée du réservoir. * La figure 7 montre les différentes phases de l'ouverture du bouchon du réservoir par la Canne, en coupe axiale. * La figure 8 est une coupe partielle de la Canne montrant un arrangement possible du capteur pour le contrôle du débordement. En référence à la figure 1., le poste de distribution du carburant comporte entre autres: * Une rainure (1) pour le prépositionnement de la Roue du véhicule (2), les 3 autres roues étant (2',2",2"'), * Un bras (3), articulé autour de l'axe (4), poussé contre le pneu de la Roue (2) par un vérin (5) qui prend appui sur un axe (6) scellé dans le sol, * Un rail en arc de cercle (7) sur lequel coulisse l'extrémité libre du bras pour éviter son soulèvement en cas d'accrochage avec le véhicule, * Un poste fixe (8) pour le comptage volumétrique et le contrôle du débit du carburant, * Un pare choc fixe (9) disposé dans le prolongement du bras en position repos, o * Une Canne (10), montée au bout du Flexible semi-rigide (11) représentée en position pour délivrer le carburant, * La cheminée (12) aménagée sur le véhicule avec son cône d'entrée (13). En référence à la figure 2, l'arrangement de 3 tube-guides (15,15',15") à l'extrémité du bras est schématisé. Les tube-guides ont la particularité de converger vers un point théorique (16) de la cheminée (17) en faisant un angle alpha dans un plan sensiblement vertical. En référence à la figure 3, le schéma montre le principe de la circulation de la Canne (20) et de son Flexible (28) dans une cheminée (21) aménagée, vers l'arrière du véhicule, le long du carter de la Roue (22). En outre la figure schématise l'entrée du réservoir (23) avec son bouchon (24) et le réservoir (26). La cheminée a une entrée conique (27) toujours sensiblement verticale et une sortie vers le réservoir recourbée vers le bas (29) qui sont reliées par un conduit à grands rayons de courbure (26). En référence à la figure 4, le schéma montre le principe de la circulation de la Canne (20) et de son Flexible (28) dans une cheminée (21) aménagée, vers l'avant du véhicule, le long du carter de la Roue (22). En outre la figure schématise l'entrée du réservoir (23) avec son bouchon (24) et le réservoir (26). La cheminée a une entrée conique (27) toujours sensiblement verticale et une sortie vers le réservoir recourbée vers le bas (29), qui sont reliées par un conduit à grands rayons de courbure (26). En référence à la figure 5, le Flexible semi-rigide (30) porteur de la Canne est poussé ou tiré dans son tube-guide (31) par le doigt d'entraînement (32) lui-même manoeuvré par le vérin (33). Pour permettre au doigt de circuler, le tube-guide est fendu de manière à aménager une rainure axiale (34) sur la longueur de la course. Cet arrangement permet, de bien guider le Flexible et d'éviter son flambage. En référence aux figures 6a et 6b, la Canne et l'entrée du réservoir sont représentées, avant l'ouverture du bouchon en 6a, après la mise en place de la Canne dans l'entrée du réservoir en 6b. La Canne (40), en bout du Flexible semi- rigide (41) a la particularité d'avoir deux clapets opposés (42) et (43) poussés par les ressorts (44) et (45) sur les portées coniques d'étanchéité (46) et (47). Le clapet îo amont (43) est ouvert par la pression du carburant. Le clapet aval (42) est ouvert par la protubérance (48) du bouchon du réservoir (49) quand ce dernier oppose une résistance suffisante, c'est-à-dire, quand il bute sur l'épaulement (59). Des extensions radiales (51) permettent le guidage des clapets et la circulation du carburant. La Canne est aussi équipée d'un capteur pour le contrôle du débordement (52) quand le réservoir est plein. La cheminée (50) est connectée à l'entrée du réservoir (60) qui est obturée par le bouchon (49). A noter, le trou (53) qui permet l'écoulement des salissures en amont du bouchon (49). En l'absence de la Canne, le bouchon du réservoir (49) est normalement poussé par le ressort (54) sur la portée conique d'étanchéité (55). Des extensions radiales (56) et (57) permettent le guidage du bouchon et la circulation du carburant. Le bouchon peut être équipé, si ce n'est pas prévu par ailleurs, d'un dispositif classique pour la respiration du réservoir, ici représenté par un trou calibré (58). En référence à la figure 7, les différentes phases de la mise en place de la Canne dans l'entrée réservoir sont illustrées. Fig 7a: la Canne (60) guidée par la cheminée (66) s'approche du bouchon (61) de l'entrée du réservoir (67). Fig 7b: le clapet (62) de la Canne (60) repousse bouchon (61) par l'intermédiaire de la protubérance (63). Fig 7c: le bouchon (61) arrive en butée sur la face (64) de l'entrée du réservoir et sa protubérance (63) repousse le clapet (62) à l'ouverture. Ensuite, une légère surpression du carburant ouvre le clapet (65) pour permettre l'écoulement du carburant. En référence à la figure 8, un arrangement possible sur la Canne (71), du capteur pour le contrôle du débordement, est proposé. Le capteur est un micro-prisme disposé dans un plan radial de la Canne et dont la grande face (73) est chanfreinee et argentée pour dévier perpendiculairement les faisceaux. Une fibre optique émettrice (74) envoie un faisceau dans le micro-prisme qui, après une succession de réflexions, est renvoyé dans la fibre optique réceptrice (75) tant que le prisme n'est pas immergé. A l'immersion les indices de réfraction sont modifiés et la fibre optique réceptrice ne reçoit plus le faisceau, d'o le principe de la mise en évidence d'un liquide. A cet effet, deux trous coniques (72) dans la Canne permettent l'immersion 1o des deux petites faces du micro-prisme. Dans l'exemple de la figure, les fibres optiques sont maintenues au contact du micro- prisme par un système de presse étoupe (76). Au travers du joint (77), les fibres optiques entrent dans le Flexible (78) qui leur offre sa protection mécanique. Par des moyens similaires, elles ressortent du Flexible dans le poste fixe de comptage et de contrôle du débit du carburant. Elles sont, ensuite, connectées à la lampe-diode d'émission et à la cellule photoélectrique de réception, selon des arrangements classiques. Application de l'invention: Cette invention est principalement destinée à la distribution automatique du carburant aux véhicules équipés d'un réservoir sous et à l'arrière du dit véhicule, ce qui est le cas général. L'invention implique qu'une cheminée conduisant au point de remplissage soit aménagée le long du carter de la Roue. C'est généralement possible sans modifier la structure du véhicule. Par ce caractère général, I'invention vise plus particulièrement la distribution automatique du carburant pour le grand public, mais elle peut très bien être limitée à une flotte captive. A noter que le véhicule peut simultanément conserver son système manuel de remplissage à condition de le connecter en aval du bouchon de l'entrée du réservoir selon l'invention. Outre l'intérêt d'un ravitaillement automatique, gain de temps et de confort pour le client, cette invention à l'avantage d'augmenter la productivité des stations de distribution. REVENDICATIONS 1 Dispositif de distribution de carburant à bloc mobile circulant sous le véhicule et propulsant une canne de distribution dans une cheminée aménagée sur le véhicule, caractérisé en ce que la cheminée comporte une entrée conique (fig. 3 et fig. 4, rep. 27) sensiblement verticale et une extrémité supérieure recourbée vers le bas (fig. 3 et fig. 4, rep. 29) avant sa connexion à l'entrée du réservoir (fig. 3 et fig. 4, rep. 23). 2 Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit intermédiaire (fig. 3 et fig. 4, rep. 26), entre l'entrée conique (fig. 3 et fig. 4, rep. 27) et l'extrémité recourbée vers le bas (fig. 3 et fig. 4, rep. 29) de la cheminée, a plusieurs courbures non coplanaires. 3 Dispositif, selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, I'entrée du réservoir (fig. 6a, rep. 60) est obturée par un bouchon du type clapet à ressort (fig. 6a, rep. 49). 4 Dispositif de distribution de carburant à bloc mobile circulant sous le véhicule et propulsant une canne de distribution dans une cheminée aménagée sur le véhicule, caractérisé en ce que les cannes et leur flexible sont guidés par des tube-guides (fig. 2, rep. 15,15',15 ") orientés vers l'entrée de la cheminée (fig. 2, rep. 17) quand le bloc mobile est en position contre la roue de référence. 5 Dispositif de distribution de carburant à bloc mobile circulant sous le véhicule et propulsant une canne de distribution dans une cheminée aménagée sur le véhicule, caractérisé en ce que le flexible semi-rigide (fig. 5, rep. 30) porteur de la canne de distribution coulisse dans un tube-guide (fig. 5, rep. 31) fendu sur la longueur de la course (fig. 5, rep. 34) pour permettre la circulation de son doigt d'entraTnement (fig. 5, rep. 32). 6 Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canne de distribution du carburant est équipée de deux clapets à ressort opposés, un clapet amont (fig. 6a, rep. 43) qui s'ouvre et se ferme sous une pression constante du carburant et un clapet aval (fig. 6a, rep. 42) qui s'ouvre sous la poussée d'une forme en saillie (fig. 6a, rep. 48) du bouchon (fig. 6a, rep. 49) de l'entrée du réservoir (fig. 6a, rep. 60). 7 Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canne de distribution (fig. 6a, rep. 40) embarque un capteur (fig. 6a, rep. 52) pour le contrôle du débordement. o10 8 Dispositif, selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de contrôle du débordement est un système opto-électronique dont le faisceau est véhiculé par deux fibres optiques, I'une émettrice (fig. 8, rep. 74), I'autre réceptrice (fig. 8, rep. 75), circulant dans le flexible (fig. 8, rep. 78) de distribution du carburant jusqu'au poste fixe de comptage (fig. 1, rep.8). 9 Dispositif, selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur est un micro prisme à forme triangulaire isocèle dont la grande face (fig. 8, rep. 73) est chanfreinée et revêtue pour dévier perpendiculairement le faisceau. Dispositif, selon la revendication 9, caractérisé en ce que les ouvertures d'immersion (fig. 8, rep. 72 et rep. 71) dans la canne (fig. 8, rep. 71) de distribution du carburant sont sensiblement de forme conique avec les petites faces du micro prisme pour génératrice.