Brevet FR2827362A1 — publié le 20030117

Le secteur technique de la présente invention est celui des vannes d'alimentation disposées dans un circuit d'alimentation d'un moteur d'un véhicule fonctionnant au gaz naturel comprimé. Les véhicules fonctionnant avec un tel carburant se développent de plus en plus eu égard au problème de pollution des véhicules fonctionnant avec du carburant liquide. Mais ces véhicules posent un problème de sécurité lié au fait qu'il s'agit de gaz comprimé à une pression de l'ordre de 200 bars. L'exigence de sécurité est donc très forte. Aujourd'hui les véhicules sont équipés de vannes manuelles et il s'agit d'un simple robinet que le conducteur doit ouvrir pour alimenter le moteur ou fermer pour couper cette alimentation. Ce type de commande de l'alimentation nécessite une intervention manuelle du conducteur au niveau du réservoir avant et après chaque utilisation du véhicule. Le système connu actuellement consiste à enfermer la vanne dans son intégralité dans une enveloppe plastique assurant l'étanchéité dans l'habitacle et évacuant les fuites vers l'extérieur par un système de gaine. On convient qu'un tel système n'offre pas une sécurité totale. Le but de la présente invention est de fournir une vanne ne nécessitant aucune intervention du conducteur tout en offrant un haut niveau de sécurité. L'invention a donc pour objet une vanne d'alimentation pour véhicule fonctionnant avec un carburant constitué par du gaz naturel comprimé autorisant l'alimentation du moteur en carburant et le remplissage du réservoir à partir d'une pompe d'alimentation, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'obturation inséré dans un logement, soumis à l'action d'un premier moyen de rappel et actionné par un électro-aimant ou par la pression d'alimentation de la pompe pour orienter le carburant vers trois conduits, à savoir la pompe d'alimentation, le moteur et une évacuation dans l'atmosphère. Selon une caractéristique de l'invention, le moyen d'obturation est constitué par un piston magnétique double en appui sur un siège et disposé en regard d'une bobine. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen d'obturation est constitué d'un second piston soumis à l'action du premier moyen de rappel et un premier piston adjacent en appui sur un siège et soumis à l'action d'un second moyen de rappel. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de rappel sont constitués par des ressorts hélicoïdaux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier piston comporte un trou transversal débouchant de part et d'autre dans une première et une seconde chambres, ledit trou présentant un rétrécissement assurant entre lesdites chambres une dépression. Avantageusement, la vanne se présente sous la forme d'un corps à quatre branches, une première branche recevant un manchon muni d'un trou d'admission du carburant et dont l'extrémité est connectée à un limiteur de débit, une seconde branche munie d'un connecteur de liaison avec l'alimentation moteur, une troisième branche recevant le moyen d'obturation et autour de laquelle la bobine est positionnée, et une quatrième branche munie d'un connecteur de liaison avec la pompe d'alimentation et d'un trou d'évacuation vers l'atmosphère. Avantageusement encore, la quatrième branche est munie d'un autre trou communiquant avec l'atmosphère pour évacuer le carburant éventuel interposé entre le manchon et le corps et entre l'axe de la manette et le corps. Avantageusement encore, la vanne comporte un moyen de fermeture interposé dans le prolongement du conduit d'alimentation actionné en rotation par une manette. Selon une réalisation particulière, le moyen de fermeture est constitué par une sphère interposée entre le manchon et le siège. Les première et seconde chambres sont séparées par le premier piston et dans lesquelles circule le carburant et communiquent par un second trou latéral pratiqué dans le premier piston. Selon une autre réalisation, la première chambre est délimitée par le siège et le premier piston et la seconde chambre par les premier et second pistons. Selon encore une réalisation, le siège est muni d'un conduit faisant communiquer la première chambre et une rainure pratiquée extérieurement dans le corps du siège, le conduit d'alimentation et le conduit de communication avec la pompe débouchant dans ladite rainure. La vanne comporte un conduit de communication entre une rainure du corps et une évacuation vers l'extérieur, ladite évacuation étant fermée par un bouchon fusible thermiquement. La vanne comporte des trous d'évacuation des fuites de carburant au niveau du manchon, de la manette et de la sphère. Un tout premier avantage de la vanne selon l'invention réside dans le fait que le conducteur peut commander ou couper l'alimentation du moteur à partir du tableau de bord par une simple manoeuvre d'une commande. Un autre avantage réside dans le fait que la vanne peut être pilotée par le système de gestion électronique du moteur. Un autre avantage réside dans le fait que la vanne incorpore un moyen de fermeture manuelle. Un autre avantage encore réside dans le fait que le manchon de fixation de la vanne sur le réservoir peut avoir soit un filetage conique soit un filetage cylindrique pour s'adapter facilement à tous les types de réservoirs. Un autre avantage encore réside dans le fait que la vanne n'engendre aucune fuite dans l'habitacle du véhicule et ceci sans aucun capuchon. Un autre avantage encore réside dans le fait que la vanne permet de connaître la quantité de carburant restant dans le réservoir grâce à un capteur de pression. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 représente une vue générale en perspective de la vanne selon l'invention, - la figure 2 est une coupe de la vanne et la figure 3 une vue agrandie d'une partie de la figure 2, - la figure 4 est une coupe de la vanne montrant la position d'ouverture du moyen d'obturation, - la figure 5 est une coupe montrant la commande manuelle du robinet, - la figure 6 montre un détail de réalisation du robinet, et - la figure 7 illustre une variante de réalisation du manchon. Comme indiqué précédemment la vanne selon l'invention est destinée à être interposée dans le circuit d'alimentation du moteur d'un véhicule pour à la fois autoriser le remplissage du réservoir, l'alimentation du moteur et le vidage du réservoir en cas d'incident et l'évacuation des fuites du carburant au sein de la vanne elle-même. Sur la figure 1, la vue générale de la vanne 1 montre que celle-ci se présente sous la forme générale d'un corps 2 à quatre branches 3,4, 5 et 6. La partie centrale 7 du corps supporte encore une manette 8 permettant d'actionner un moyen d'obturation manuel de la vanne. Sur la figure, la manette 8 est représentée en position d'ouverture. Cette manette est destinée à commander manuellement la position tout ou rien de la vanne indépendamment du fonctionnement normal de celle-ci. La branche 3 est munie d'un limiteur de débit 9 et est destinée à être connectée au réservoir (non représenté) du véhicule. La branche 4 est destinée à être connectée au moteur du véhicule. Bien entendu, des moyens de connexion spécifiques, qu'il n'est pas nécessaire de décrire, sont prévus pour relier ces branches aux différents tuyaux nécessaires. La branche 5 supporte la partie électrique de la vanne. Enfin, la branche 6 reçoit un certain nombre de conduits débouchant vers l'extérieur pour assurer l'évacuation du gaz. Sur la figure, on voit que la branche 6 comporte trois orifices de sortie. La coupe représentée sur les figures 2 et 3 permet d'illustrer la structure interne de la vanne 1. La branche 3 se présente sous la forme d'un manchon 10 engagé dans un percement borgne 11 du corps 2 d'une part, et d'une partie conique filetée destinée à être vissée sur le réservoir. La figure 7 représente une variante de réalisation de ce manchon 10 dont la partie vissée sur le réservoir est cylindrique. Le manchon 10 est fixé de manière étanche au corps 2 et vient en appui sur les épaulements 18a et 18b du corps. L'étanchéité entre le manchon et le corps est réalisée par l'intermédiaire d'un joint 12 à quatre lobes. Le manchon 10 est percé d'un trou longitudinal 13, d'un trou latéral 14 débouchant dans une rainure circulaire 15 pratiquée dans le corps 2 et dont l'utilité sera expliquée ci-après. Le manchon 10 est prolongé au niveau de son extrémité interne par un embout évasé 16. Un joint 17 est interposé entre l'embout 16 et le manchon 10. Le percement borgne 11 du corps reçoit un siège 19, un premier piston 20 et un second piston 21. Le siège 19 est en appui contre un épaulement 22 du corps 2 et l'étanchéité est assurée par les joints 23a et 23b. Le premier piston 20 est monté mobile dans le percement 11 et l'étanchéité est réalisée à l'aide de deux joints 24 et 25. Le second piston 21 est monté coulissant dans le percement 11 et est soumis à l'action d'un ressort hélicoïdal 26 constituant un moyen de rappel appliquant les deux pistons contre le siège 19. Un ressort 27 est disposé entre les deux pistons en étant interposé entre le fond d'un percement 29 du second piston 21 et une plaque 30 en appui contre le premier piston 20. Le second piston 21 est entraîné en translation par une bobine 31 pour constituer avec elle un électroaimant agissant contre la force du ressort 26. Le siège 19 est muni en regard du manchon 10 d'un alésage recevant au fond un joint 32 et un embout évasé 33. Une sphère 34 est disposée de manière étanche entre les deux embouts 16 et 33 de manière à interdire le passage de carburant comme il sera expliqué ci-après. Le siège 19 est percé d'un trou latéral 35 débouchant de part et d'autre et d'un trou central 36 prolongé par un trou latéral 37 débouchant dans une rainure circulaire 38. Le premier piston 20 est percé d'un trou central 39 et d'un trou latéral 40. Le trou 39 est prolongé par un rétrécissement 41 pour assurer une perte de charge et créer une dépression favorisant la translation du piston 20. Le trou 40 est également prolongé par un rétrécissement 46. Le siège 19 et le premier piston 20 délimitent une chambre 42 et le premier piston 20 et le second piston 21 la chambre 43. La sphère 34 est munie d'un percement 44 faisant communiquer le trou 13 avec la chambre 45 dans laquelle est insérée ladite sphère. Ainsi, le carburant venant du réservoir à travers le manchon 10 passe de la chambre 45 puis dans le trou 35, puis dans une chambre 42 délimitée par le siège 19 et le premier piston 20, puis dans la chambre 43. Le circuit est alors interrompu par la plaque 30 grâce à l'action du ressort 27 sur celle-ci, ainsi que par l'action du ressort 26 quand la bobine n'est pas activée. Le corps 2 est percé d'un trou 50 communiquant avec la rainure 38 et débouchant dans la branche 4 pour alimenter le moteur et d'un autre trou 51 communiquant également avec la rainure 38 et débouchant dans la branche 6 pour être relié au moyen d'alimentation en gaz comprimé. Bier entendu, les trous 50 et 51 sont prolongés par les sorties respectives 53 et 54 pour recevoir les moyens de connexior nécessaires connus en eux-mêmes. La branche 6 est munie encore d'un trou 55 fermé par ur bouchon thermiquement fusible 56 pour faire communiquer lé rainure 15 et le milieu extérieur en cas d'incendie di véhicule. La branche 6 comporte enfin un trou 57 débouchant librement vers l'extérieur pour éliminer les éventuelle : fuites de carburant entre le manchon 10 et le corps 2j ainsi qu'au niveau de la manette. Le circuit d'alimentation du moteur est ouvert lorsque le conducteur du véhicule commande l'alimentatio] électrique de la bobine 31 ce qui provoque la translation du piston 21 et donc la libération de la plaque 30. La pression du gaz comprimé dans le trou 40 suivi d'une détente dans la chambre 43 permet de déplacer le piston 20. En effet, la pression régnant dans la chambre 42 étant supérieure à la pression régnant dans la chambre 43 le piston 20 est éloigné du siège 19, ce qui autorise le passage du gaz comprimé directement de la chambre 42 dans les trous 36 puis 37 du siège 19 et enfin dans le trou 50. A l'inverse lorsqu'on coupe l'alimentation de la bobine 31, le piston 21 est libéré et le ressort 26 exerce alors un effort contre la pression du gaz. Le piston 21 revient en position initiale. La face supérieure du piston 20 a une surface plus grande que sa face inférieure, du fait des différences de diamètres d'une part entre les trous 39 et 41, d'autre part entre les trous 40 et 46. La pression exercée sur deux faces de surface différente crée une force résultante qui applique le piston 20 sur le siège 19. Les forces exercées par les ressorts 26 et 27 s'ajoutent à cette résultante. Pour remplir le réservoir, on coupe l'alimentation électrique de la bobine 31 et on relie l'embout 54 à la pompe d'alimentation en gaz comprimé. Le gaz comprimé passe alors par le trou 51, puis le percement 44, puis le trou 13 et enfin dans le réservoir. Lorsque le réservoir est rempli la pompe est déconnectée, le robinet mécanique 33 est fermé et le système est prêt à fonctionner de nouveau. Bien entendu, une quantité résiduelle de gaz comprimé est toujours présente dans la chambre 45. Sur la figure 4, on a représenté la position ouverte de la vanne 1. On voit que le ressort 26 a été comprimé et que les pistons 20 et 21 se sont éloignés du siège 19. La circulation de gaz est donc tout à fait libre entre le réservoir et le moteur. Sur la figure 5, on a représenté le moyen de fermeture manuelle de la vanne 1. Il comprend comme indiqué précédemment la sphère 34 et la manette 8. Celle-ci est en prise sur un axe 60 par l'intermédiaire d'une bague filetée 61. Ainsi lorsqu'on actionne la manette 8 par exemple d'un quart de tour vers la gauche dans le plan de la figure, l'axe entraîne en rotation la sphère 34 qui vient fermer le conduit 13 grâce au percement particulier de ladite sphère. Ainsi la communication entre le réservoir et le moteur et/ou la pompe est interrompue. Sur la figure 6, on a représenté une coupe EE de la figure 5 qui illustre l'évacuation des fuites éventuelles de gaz comprimé au niveau de l'axe 60, de la bague filetée 61 et de la manette 8. On prévoit un trou 62 entre l'axe 60 et le trou 57. Un joint à quatre lobes 63 assure l'étanchéité entre l'axe 60 et le corps 2. Un joint 64 assure l'étanchéité entre l'axe 60 et la bague 61, le joint 63 assurant l'étanchéité entre la bague 61 et le corps 2, ceci permet d'obtenir une étanchéité parfaite entre le corps 2 et l'habitacle du véhicule. REVENDICATIONS 1. Vanne d'alimentation (1) pour véhicule fonctionnant avec un carburant constitué par du gaz naturel comprimé autorisant l'alimentation du moteur en carburant et le remplissage du réservoir à partir d'une pompe d'alimentation, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'obturation (20,21) inséré dans un logement, soumis à l'action d'un premier moyen de rappel (26) et actionné par un électro-aimant (31) ou par la pression d'alimentation de la pompe pour orienter le carburant vers trois conduits (51,50, 55) à savoir la pompe d'alimentation, le moteur et une évacuation dans l'atmosphère. 2. Vanne d'alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen d'obturation est constitué par un piston magnétique double (20,21) en appui sur un siège (19) et disposé en regard d'une bobine (31). 3. Vanne d'alimentation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen d'obturation est constitué d'un second piston (21) soumis à l'action du premier moyen de rappel (26) et un premier piston adjacent (20) en appui sur le siège (19) et soumis à l'action d'un second moyen de rappel (27). 4. Vanne d'alimentation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de rappel (26,27) sont constitués par des ressorts hélicoïdaux. 5. Vanne d'alimentation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le premier piston (20) comporte un trou transversal (39) débouchant de part et d'autre dans une première et une seconde chambres (42,43), ledit trou (39) présentant un rétrécissement (41) assurant entre lesdites chambres une dépression. 6. Vanne d'alimentation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle se présente sous la forme d'un corps (2) à quatre branches (3,4, 5,6), une première branche (3) recevant un manchon (10) muni d'un trou d'admission (13) du carburant et dont l'extrémité est connectée à un limiteur de débit (9), une seconde branche (4) munie d'un connecteur de liaison avec l'alimentation moteur, une troisième branche (5) recevant le moyen d'obturation (20,21) et autour de laquelle la bobine (31 : est positionnée, et une quatrième branche (6) munie d'u] connecteur de liaison avec la pompe d'alimentation et d'u] trou d'évacuation (55) vers l'atmosphère. 7. Vanne d'alimentation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la quatrième branche (6) est muni, d'un autre trou (57) communiquant avec l'atmosphère pou : évacuer le carburant éventuel interposé entre le mancho] (10) et le corps (2) et entre l'axe (60) de la manette (8 et le corps (2). 8. Vanne d'alimentation selon l'une quelconque de : revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de fermeture (34) interposé dans L prolongement du conduit d'alimentation (13) actionné e : rotation par une manette (8). 9. Vanne d'alimentation selon l'une quelconque de revendications 2 à 8, caractérisée en ce que le moyen d fermeture est constitué par une sphère interposée (34 entre le manchon (10) et le siège (19). 10. Vanne d'alimentation selon l'une quelconque de revendications 2 à 9, caractérisée en ce que les premièr et seconde chambres (42,43) sont séparées par le premie piston (20) et dans lesquelles circule le carburant e communiquent par un second trou latéral (40) pratiqué dan le premier piston (20). 11. Vanne d'alimentation selon la revendication 10 caractérisée en ce que la première chambre (42) es délimitée par le siège (19) et le premier piston (20) et l seconde chambre (43) par les second (21) et premier (20 pistons. 12. Vanne d'alimentation selon l'une quelconque de revendications 2 à 11, caractérisée en ce que le siège (19 est muni d'un conduit (36,37) faisant communiquer 1 première chambre (42) et une rainure (38) pratiqué extérieurement dans le corps du siège (19), le condui d'alimentation (50) du moteur et le conduit (51) c communication avec la pompe débouchant dans ladite rainure (38). 13. Vanne d'alimentation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un conduit (55) de communication entre une rainure (15) du corps (2) et une évacuation vers l'extérieur, ladite évacuation étant fermée par un bouchon (56) fusible thermiquement. 14. Vanne d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte des conduites d'évacuation (57,62, 63) des fuites éventuelles de carburant au niveau du manchon (10) et de la manette (8). 15. Vanne d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 2 à 14, caractérisé en ce que le manchon (10) comporte un filetage conique ou cylindrique apte à s'adapter un réservoir quelconque.