Brevet FR2793865A1 — publié le 20001124

La présente invention concerne un clapet destiné à être utilisé dans un circuit pneumatique ou hydraulique, ainsi que son procédé de fabrication. 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 document US-3,029,835 révèle un clapet comportant une tête de clapet et une tige de clapet en forme de cage. Cette dernière présente au moins localement une section triangulaire et des trous sont réalisés dans sa paroi. La tige de clapet en forme de cage est obtenue soit par moulage, soit par un usinage complexe mettant en #uvre plusieurs opérations de tournage et fraisage. La tête de clapet présente une queue et est assemblée à la tige de clapet par ajustement serré de la queue dans un alésage réalisé dans la tige de clapet. Un usinage spécial doit donc être prévu sur la tête de clapet. Le prix de revient d'un tel clapet est élevé, parce que le nombre d'opérations nécessaires pour le réaliser est important et/ou parce qu'il faut faire l'investissement d'un moule pour le réaliser. 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 dont le prix de revient est peu élevé. De préférence, ce clapet permettra 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 de clapet caractérisé en ce que la tige présente une section transversale carrée, 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 d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section carrée. Le fait que l'alésage axial soit localement d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section carrée 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. 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. 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 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. Avantageusement, 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. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un clapet destiné à un circuit pneumatique ou hydraulique, comportant une tête de clapet et une tige de clapet, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - découpe d'une barre de section carrée à une longueur prédéterminée pour obtenir une ébauche de tige de clapet, - tournage de l'ébauche de tige de clapet pour réaliser un alésage axial qui présente localement un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section carrée, - découpe dans une barre de section circulaire d'une ébauche de tête de clapet, - tournage de l'ébauche de tête de clapet, - assemblage de la tige de clapet avec la tête de clapet et mise en place éventuelle d'un joint d'étanchéité sur la tête de clapet. Bien entendu, la tige de clapet peut être réalisée avant la tête de clapet comme suggéré par l'ordre des étapes énoncées ci-dessus, mais on peut aussi réaliser la tête avant la tige ou bien les deux en parallèle. De cette manière, il est possible de réaliser à partir d'un matériau courant, des barres métalliques (par exemple en acier) de section carrée ou ronde, un clapet en ne réalisant qu'une opération de décolletage pour la réalisation de la tige de clapet, un seul usinage pour la réalisation de la tête de clapet et un assemblage de ces deux pièces. On réalise ainsi un clapet à un prix de revient très avantageux, sans mettre en #uvre d'usinages complexes et sans avoir à investir dans la réalisation d'un moule. Une forme de réalisation avantageuse, qui permet de faciliter l'assemblage de la tige avec le clapet, sans rendre plus difficile la réalisation de ces pièces, prévoit que lors du tournage de la tige, l'alésage réalisé traverse l'ébauche de part en part, que du côté destiné à recevoir la tête de clapet, l'alésage présente une forme conique allant en se rétrécissant vers l'extérieur, que lors du tournage de la tête de clapet, une lèvre est réalisée du côté destiné à être assemblé avec la tige, et que l'assemblage de la tige de clapet avec la tête de clapet est réalisé par sertissage. Pour pouvoir monter un ressort de rappel autour de la tige du clapet, on peut prévoir que lors du tournage de l'alésage axial de la tige de clapet, la tige de clapet est aussi usinée sur sa surface extérieure pour réaliser un épaulement destiné à servir d'appui à ce ressort. 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. Le disque 6 est réalisé à partir d'une barre de section circulaire. Une découpe est réalisée dans cette barre pour obtenir une ébauche qui est ensuite usinée sur un tour pour obtenir la tête de clapet 2 telle que décrite ci-dessus. 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. La barre de section carrée est coupée pour obtenir une ébauche. Cette dernière est alors montée sur un tour et décolletée pour obtenir la tige de clapet 4 telle que décrite ci-après. 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 mais son prix de revient serait plus élevé. 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 de clapet (4), caractérisé en ce que la tige (4) présente une section transversale carrée, en ce que la tige (4) comporte un alésage axial (Il 2) débouchant du côté opposé à la tête du clapet (2), et en ce que le diamètre de l'alésage axial (1 2) est localement d'un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section carrée. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de clapet (4) est réalisée à partir d'une barre de section carrée. 3. Clapet selon l'une des revendications 1 ou 2, 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. 4. Clapet selon la revendication 3, 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 (10) introduite dans l'alésage (Il 2) de la tige et venant, après déformation plastique, épouser la forme de la paroi de l'alésage. 5. Clapet selon l'une des revendications 1 à 4, 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 (Il 8). 6. Ensemble comportant un corps (20) dans lequel est réalisé un orifice formant siège (26), un clapet, 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 clapet est un clapet selon la revendication 5, et en ce que le ressort (30) est monté entre l'épaulement (Il 8) 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). 7. Ensemble selon la revendication 6, 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). 8. Procédé de fabrication d'un clapet destiné à un circuit pneumatique ou hydraulique, comportant une tête de clapet (2) et une tige (4), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - découpe d'une barre de section carrée à une longueur prédéterminée pour obtenir une ébauche de tige de clapet, - tournage de l'ébauche de tige de clapet pour réaliser un alésage axial (12) qui présente localement un diamètre supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section carrée, - découpe dans une barre de section circulaire d'une ébauche de tête de clapet, - tournage de l'ébauche de tête de clapet, - assemblage de la tige de clapet (4) avec la tête de clapet (2) et mise en place éventuelle d'un joint d'étanchéité (8) sur la tête de clapet. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lors du tournage de la tige (4), l'alésage (12) réalisé traverse l'ébauche de part en part, en ce que du côté destiné à recevoir la tête de clapet (2), l'alésage présente une forme conique allant en se rétrécissant vers l'extérieur, en ce que lors du tournage de la tête de clapet (2), une lèvre (10) est réalisée du côté destiné à être assemblé avec la tige, et en ce que l'assemblage de la tige de clapet (4) avec la tête de clapet (2) est réalisé par sertissage. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que lors du tournage de l'alésage axial (1 2) de la tige de clapet, la tige de clapet (4) est aussi usinée sur sa surface extérieure pour réaliser un épaulement (Il 8) destiné à servir d'appui à un ressort (30) de rappel.