Brevet FR2802861A1 — publié le 20010629

-l.- La présente invention concerne un clapet pour réservoir à carburant de véhicule automobile, destiné à être relié à un circuit de dégazage par lequel s'évacuent l'air et les vapeurs de carburant contenus dans le réservoir lors de son remplissage. Ce circuit de dégazage communique avec l'atmosphère au travers d'un filtre à charbon actif, encore appelé canister, destiné à empêcher l'envoi dans l'atmosphère des vapeurs de carburant. Le clapet doit être ouvert lors du remplissage du réservoir et ne pas gêner l'écoulement de l'air et des vapeurs de carburant vers le circuit de dégazage. Il est néanmoins souhaitable d'empêcher que des gouttelettes de carburant soient entraînées lors du roulage dans le circuit de dégazage et atteignent le filtre à charbon actif, car cela le saturerait rapidement et lui ferait perdre son efficacité. La présente invention a pour objet de proposer un nouveau clapet qui puisse d'une part assurer une ventilation efficace du réservoir lors de son remplissage et d'autre part réduire le risque que du carburant liquide ne gagne le circuit de dégazage pendant le roulage. Elle y parvient grâce au fait que le clapet comporte un obturateur et des moyens pouvant être contrôlés depuis l'extérieur du réservoir pour agir sur cet obturateur et le maintenir dans une position prédéterminée lorsque le véhicule est dans un état prédéterminé, par exemple en position de fermeture du clapet lorsque le moteur est en marche. Dans une mise en oeuvre de l'invention, les moyens pour agir sur l'obturateur exploitent l'énergie d'une pompe à carburant, laquelle est avantageusement la même que celle servant à envoyer le carburant aux injecteurs du moteur. Lorsque le moteur tourne, la pompe à carburant délivre du carburant sous une pression relativement élevée, dont l'énergie est avantageusement utilisée pour amener l'obturateur en position de fermeture. Lorsque le moteur est à l'arrêt, l'apport d'énergie cesse et l'obturateur peut -2- revenir dans une position d'ouverture. Le clapet peut comporter une buse projetant un jet de carburant sous l'obturateur, ce jet tendant à l'amener dans une position de fermeture du clapet o il ferme l'accès au circuit de dégazage. En variante, les moyens pour agir sur l'obturateur peuvent comporter une membrane qui est apte à se gonfler sous l'effet d'un apport de carburant sous pression. Les moyens pour agir sur l'obturateur peuvent encore comporter un bobinage excité par un courant électrique pour exercer une force électromagnétique sur l'obturateur, ce dernier étant alors aimantable. Dans une réalisation particulière, l'obturateur comporte en partie supérieure une pièce métallique et le clapet comporte un bobinage enroulé autour d'un aimant permanent, de telle sorte que lorsque l'obturateur est en position de fermeture, la pièce métallique est attirée par l'aimant permanent suffisamment pour maintenir l'obturateur en position de fermeture alors que le bobinage n'est traversé par aucun courant. L'aimantation de la pièce métallique de l'obturateur peut cesser lorsque le bobinage est alimenté de manière à créer un champ magnétique inverse de celui de l'aimant permanent, l'obturateur retournant alors par gravité dans sa position d'ouverture. L'excitation du bobinage qui permet de créer un champ magnétique tendant à annuler les effets de l'aimant permanent au moment du remplissage peut être commandée avantageusement par l'enlèvement du bouchon de remplissage du réservoir. Dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, l'obturateur est apte à fermer le circuit de dégazage en cas de retournement accidentel du véhicule. L'invention a encore pour objet un réservoir à carburant de véhicule automobile équipé d'un clapet tel que précité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, de trois exemples de réalisation non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel -3 - la figure 1 représente de façon schématique un clapet conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention, lorsque le véhicule est au repos, - la figure 2 représente le clapet de la figure 1 lorsque le moteur est en marche, - la figure 3 est une vue selon le trait de coupe III-III de la figure 2, - la figure 4 représente de façon schématique un clapet conforme à un deuxième exemple de réalisation de l'invention, lorsque le véhicule est au repos, - la figure 5 représente le clapet de la figure 4, lorsque le moteur est en marche, - la figure 6 représente de façon schématique un clapet conforme à un troisième exemple de réalisation de l'invention, lorsque le véhicule est au repos, et - la figure 7 représente le clapet de la figure 6 lorsque le moteur est en marche. On a représenté sur les figures 1 et 2 un clapet 1 conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention. Ce clapet 1 équipe un réservoir à carburant 2 qui n'a été que partiellement représenté dans un souci de clarté du dessin. Une pompe 3 représentée très schématiquement est prévue pour prélever du carburant dans le réservoir 2 et l'envoyer aux injecteurs 7 du moteur du véhicule. Un régulateur 5 est relié à la pompe 3 et aux injecteurs 7 par des conduits respectifs 4 et 6. Ce régulateur 5 renvoie vers la pompe 3, par un conduit 8, le carburant qui n'est pas consommé par les injecteurs 7. La pompe 3 forme avec le régulateur 5 et les conduits 4 et 8 un ensemble introduit d'un seul tenant dans le réservoir 2, ce que l'on a schématisé par des pointillés sur les figures i et 2. Le corps, sensiblement tubulaire, du clapet 1 définit un logement 9 de forme -4 - allongée selon un axe X, à l'intérieur duquel est mobile, selon ce même axe, un obturateur 10. Lorsque le véhicule repose sur une surface horizontale, l'axe X est sensiblement vertical. L'obturateur 10 est guidé à coulissement par la paroi latérale 27 du corps du clapet 1, au moyen de nervures de guidage non représentées sur le dessin. Ces nervures ménagent entre elles et avec la paroi latérale 27 des passages axiaux 29. Une buse 11, centrée sur l'axe X, débouche sensiblement à la base du logement 9 pour projeter sous l'obturateur 10 du carburant liquide sous pression, prélevé dans le conduit 8. La buse 11 peut être venue de moulage d'un seul tenant avec la paroi de fond du corps du clapet 1 ou être constituée par une pièce rapportée. Le tuyau qui relie la buse 11 au conduit 8 porte la référence 12 sur le dessin. Le logement 9 communique avec l'intérieur du réservoir 2 par des ajours 13 réalisés dans la paroi de fond du corps du clapet 1, tout autour de la buse 11. Des portées 14 sont par ailleurs réalisées à hauteur de l'orifice de sortie de la buse 11 pour servir de siège à l'obturateur 10 en l'absence de jet de carburant émis par celle-ci, comme représenté sur la figure 1. Ces portées 14 ménagent entre elles des passages 19 comme on peut le voir sur la figure 3. Un conduit 15 d'un circuit de dégazage connu en lui-même et non représenté pénètre de façon étanche à l'intérieur du réservoir 2. Ce conduit 15 communique avec le logement 9 par un orifice 16, centré sur l'axe X, et réalisé dans la paroi supérieure du corps du clapet 1. Lorsque le moteur du véhicule est au repos, la pompe 3 ne fonctionne pas et aucun jet de carburant ne sort de la buse 11. -5- L'obturateur 10 repose alors par sa face inférieure 17 sur les portées 14. L'air et les vapeurs de carburant présents à l'intérieur du réservoir peuvent quitter celui-ci pour être remplacés par du carburant liquide lors du remplissage, en pénétrant dans le logement 9 du clapet 1 au travers des ajours 13, en traversant les passages 19, en circulant ensuite le long de l'obturateur 10 dans les passages axiaux 29 et en s'échappant par le conduit 15, ce que l'on a illustré par des flèches sur la figure 1. On notera que lorsque l'obturateur 10 repose sur les portées 14, l'orifice 16 est nettement dégagé, ce qui autorise un débit gazeux relativement élevé à travers le clapet 1 sans perte de charge excessive. A titre d'exemple, la section de l'orifice 16 peut être comprise entre 1, 5 cm2 et 2,5 cm2, ce qui permet un débit d'air de 6 000 1/mm à travers le clapet 1 avec une perte de charge inférieure à 10 mbar. A la fin du remplissage, l'obturateur 10 peut se soulever en flottant à la surface du carburant et fermer l'orifice 16, ce qui provoque le déclenchement du pistolet de remplissage. Lorsque le moteur est en marche, la pompe 3 alimente le conduit 4 avec du carburant sous pression. Le régulateur 5 en envoie une partie aux injecteurs 7 et la fraction qui n'est pas consommée par ceux-ci est renvoyée dans le réservoir 2 par le conduit 8. Une fraction au moins du carburant sous pression qui circule dans le conduit 8 sort par la buse 11 pour former un jet 18 de carburant dirigé vers le haut selon l'axe X, venant frapper la face inférieure 17 de l'obturateur 10 et soulever ce dernier comme illustré sur la figure 2. On remarquera que la face inférieure 17 de l'obturateur 10 est en forme de calotte sphérique pour accroître l'effet sustentateur du jet de carburant 18 émis par la buse 11. La force du jet 18 est suffisante pour plaquer l'obturateur 10 contre le bord de -6- l'orifice 16 afin d'obturer ce dernier. Le conduit 15 se trouve ainsi isolé de l'intérieur du réservoir 2 de sorte que d'éventuelles projections de gouttelettes de carburant dues à des vagues de carburant dans le réservoir pendant le roulage sont empêchées de pénétrer dans le circuit de dégazage. Le carburant projeté sur la face inférieure 17 de l'obturateur 10 retourne dans le réservoir au travers des passages 19 et des ajours 13, ce que l'on a illustré par des flèches sur la figure 2. En cas de retournement accidentel du réservoir, l'obturateur 10 vient sous l'effet de son poids obturer l'orifice 16. On comprend que l'invention permet d'agir sur l'obturateur 10 depuis l'extérieur du réservoir 2 en faisant ou non fonctionner la pompe 3. On exerce ainsi une force sur l'obturateur seulement lorsque le moteur est en marche. On peut encore atteindre ce résultat par d'autres moyens sans sortir du cadre de l'invention et l'on va maintenant décrire un nouvel exemple de mise en oeuvre de l'invention en référence aux figures 4 et 5. On a conservé sur ces figures les mêmes chiffres de référence que sur les figures 1 à 3 pour désigner les mêmes éléments constitutifs, qui ne seront pas décrits à nouveau. Le clapet 20 représenté sur les figures 4 et 5 diffère essentiellement du clapet 1 précédemment décrit par les moyens qui sont utilisés pour soulever l'obturateur, référencé 21. L'obturateur 21 se présente ici sous la forme d'un cylindre évidé intérieurement sur une partie de sa hauteur à partir de sa face inférieure et comporte extérieurement des reliefs 22. Ces reliefs 22 viennent reposer, lorsque le véhicule est au repos, sur des portées 23 formant saillie à l'intérieur du logement 9, lesquelles ménagent entre elles des passages à l'instar des portées 14 précédemment décrites. - 7- Le clapet 20 exploite la pression du carburant dans le conduit 8, mais la buse 11 de l'exemple de réalisation précédent a été remplacée par une poche 26 dont la paroi supérieure est constituée par une membrane 24 en un matériau déformable. La poche 26 communique intérieurement avec le tuyau 12, de sorte que la membrane 24 tend à se gonfler sous la pression du carburant refoulé dans le conduit 8 par le régulateur 5 lorsque le moteur est en marche, comme illustré sur la figure 5. La poche 26 ménage en outre avec la paroi latérale 27 du clapet 20 des passages non représentés qui permettent aux vapeurs de carburant et à l'air pénétrant par les ajours 13 de gagner la partie supérieure du clapet 20, en circulant le long des passages existant entre la paroi latérale 27 du corps du clapet 20 et l'obturateur 21. On peut modifier grâce à la membrane 24 la position de l'obturateur en fonction de l'état dans lequel se trouve le véhicule, c'est-à-dire dans l'exemple décrit selon que le moteur est en marche ou non. Des ajours 40 sont réalisés sur la paroi latérale 27. Lorsque le moteur est au repos, l'obturateur 21 repose par sa face inférieure 28 sur la membrane 24 qui est alors plane et les reliefs 22 viennent en appui sur les portées 23. L'air et les vapeurs de carburant présents à l'intérieur du réservoir peuvent gagner l'intérieur du clapet 20 au travers des ajours 13 et 40, traverser les passages qui existent entre la paroi latérale 27 du corps du clapet 20 et la poche 26 puis les passages séparant l'obturateur 21 et la paroi latérale 27 pour gagner finalement le conduit 15 comme illustré par les flèches sur la figure 4. On notera sur cette figure que l'obturateur 21 est suffisamment éloigné de l'orifice 16 au début du remplissage pour permettre une ventilation efficace du réservoir jusqu'à la fin du remplissage de ce dernier, tout comme dans l'exemple de réalisation précédent. Lorsque la membrane 24 se gonfle sous l'effet de la pression du carburant -8- contenu dans le conduit 8, comme illustré sur la figure 5, l'obturateur 21 est appliqué par la membrane 24 contre le bord de l'orifice 16 pour fermer l'accès au conduit 15. On a décrit en référence aux figures 1 à 5 deux exemples de réalisation dans lesquels l'énergie qui permet de maintenir l'obturateur en position haute d'obturation lorsque le moteur tourne provient de la pression dans le circuit retour de la pompe 3. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de la présente invention en utilisant la pression dans le circuit aller 4 de la pompe 3. On a représenté sur les figures 6 et 7 un clapet 30 conforme à un troisième exemple de réalisation de l'invention. Le clapet 30 diffère des clapets 1 et 20 précédemment décrits par le fait que ce sont des moyens électromagnétiques qui sont mis en oeuvre pour amener l'obturateur dans la position de fermeture du clapet. Le clapet 30 comporte un corps 31, sensiblement tubulaire, définissant un logement 32 à la partie supérieure duquel débouche le conduit de dégazage 15 par l'orifice 16, à l'instar des exemples de réalisation précédents. L'obturateur, mobile dans le corps 31, porte ici la référence 33. Le corps 31 comporte des ajours 34 en partie inférieure et le cas échéant sur sa paroi latérale, pour permettre à l'air contenu dans le réservoir de s'échapper vers le conduit de dégazage lorsque le clapet est ouvert. L'obturateur 33 comporte à sa partie supérieure une pièce aimantable constituée par un anneau métallique 36. Un ensemble 37 constitué d'un aimant permanent autour duquel est enroulé un bobinage est fixé à la partie supérieure du corps 31 comme on peut le voir sur les figures 6 et 7. En l'absence d'excitation électrique du bobinage, l'aimant permanent est capable de maintenir par attraction magnétique l'anneau 36 et par voie de conséquence l'obturateur 33 en position haute de fermeture du clapet. -9- Le bobinage peut être excité pour créer un champ magnétique inverse de celui créé par l'aimant permanent et faire en sorte que l'anneau métallique 36 cesse d'être attiré par l'ensemble 37, l'obturateur 33 retombant alors par gravité en position basse d'ouverture. Le bobinage de l'ensemble 37 est relié par un câble électrique 38 à une source de courant électrique située à l'extérieur du réservoir, par exemple la batterie du véhicule, par l'intermédiaire d'un interrupteur. Cet interrupteur peut être commandé par le démontage du bouchon du réservoir lors du remplissage, pour exciter le bobinage de l'ensemble 37 tant que dure le remplissage. Lorsque le bouchon est remis en place, l'excitation électrique du bobinage cesse et l'obturateur 33 peut à nouveau être maintenu par l'aimant permanent de l'ensemble 37 dans sa position haute de fermeture. Le fait de commander l'excitation du bobinage par la présence ou non du bouchon de remplissage assure que le bobinage de l'ensemble 37 n'est excité que pendant des durées relativement courtes et au prix d'une consommation électrique relativement modeste, sans créer d'échauffement préjudiciable à la sécurité de l'ensemble, Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. On peut notamment adjoindre aux clapets qui ont été décrits des ressorts destinés à compenser une partie du poids des obturateurs. De tels ressorts sont utiles pour assurer l'obturation du conduit de dégazage en cas de retournement partiel du véhicule. - 10- REVENDICATIONS 1. Clapet pour réservoir à carburant, destiné à être relié à un circuit de dégazage (15) et comportant un obturateur mobile, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (11; 24; 37) pouvant être contrôlés depuis l'extérieur du réservoir (2) pour agir sur l'obturateur (10; 21; 33) et l'amener dans une position prédéterminée lorsque le véhicule est dans un état prédéterminé. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens (11; 24) pour agir sur l'obturateur (10; 21) amènent ce dernier dans une position de fermeture du clapet lorsque le moteur est en marche. 3. Clapet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour agir sur l'obturateur amènent ce dernier en position d'ouverture au moment du remplissage du réservoir. 4. Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens (11; 24) pour agir sur l'obturateur exploitent l'énergie d'une pompe (3) à carburant. 5. Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour agir sur l'obturateur comportent une buse (11) pour projeter un jet de carburant (18) sous l'obturateur (10), ce jet (18) tendant à l'amener dans une position o il ferme l'accès au circuit de dégazage. 6. Clapet selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'obturateur (17) présente une face inférieure concave sur laquelle est dirigé le jet de carburant (18). 7. Clapet selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour agir sur l'obturateur comportent une membrane (24) qui est apte à se gonfler sous l'effet d'un apport de carburant sous pression, ladite membrane (24) tendant à amener, en se gonflant, l'obturateur dans une position o il ferme l'accès au circuit de dégazage. 8. Clapet selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens - 11 - pour agir sur l'obturateur comportent un bobinage (37), l'obturateur étant aimantable. 9. Clapet selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit bobinage (37) est excité électriquement de manière à créer un champ magnétique tendant à annuler les effets d'un aimant permanent au moment du remplissage. 10. Clapet selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que l'excitation du bobinage est commandée par l'enlèvement du bouchon de remplissage du réservoir. 11. Clapet selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que l'obturateur comporte à sa partie supérieure une pièce métallique (36). 12. Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'obturateur (10; 21; 33) est apte à fermer le circuit de dégazage en cas de retournement accidentel du véhicule. 13. Réservoir (2) à carburant de véhicule automobile équipé d'un clapet (1; 20; 30) tel que précité.