Brevet FR2896724A1 — publié le 20070803

Le secteur technique de la présente: invention est celui des systèmes de réglage et de contrôle de la pression d'une capacité, par exemple de celle d'un pneumatique de véhicule automobile. Dans le domaine d'application préféré ci-dessus, on a déjà proposé d'intégrer dans un pneumatique classique une valve pneumatique destinée principalement au gonflage et au dégonflage d'un pneu. On connaît notamment par les brevets FR-2616194, FR-2667826 et FR-731655, le principe des vannes Io permettant le gonflage et le dégonflage des pneus de véhicules par commande à distance. La technique mise en oeuvre lors de l'utilisation de ces vannes est celle de clapets capables, dans une position de laisser passer de l'air sous pression vers une capacité, dans 15 une autre position de laisser s'échapper l'air contenu dans la capacité vers l'extérieur, et dans une troisième position, dite de repos, de garantir une fermeture du circuit pneumatique. Pour arriver à ce fonctionnement, on soumet de manière 20 générale ce clapet à une pression supérieure à celle de la capacité pour permettre le libre passage de l'air sous pression vers cette même capacité et à une pression très inférieure à celle de la capacité ou même négative pour obtenir une évacuation de l'air contenu dans la capacité vers 25 l'extérieur. Un inconvénient majeur des systèmes utilisant une pression négative pour obtenir le dégonflage de la capacité est lié aux difficultés d'obtention de cette pression négative dans un véhicule et de l'étanchéité du joint 30 tournant nécessaire pour distribuer cette pression négative de la source d'air vers le clapet. De plus dans ces réalisations, il apparaît primordial que soit assuré un niveau de fiabilité maximale de ce clapet afin que celui-ci réponde instantanément aux ordres 35 pneumatiques à laquelle il est soumis. Or, d'une manière que l'on comprendra aisément, si l'on souhaite préserver la fiabilité d'un composant pneumatique pouvant être soumis au passage d'air pollué, celui contenu 2 dans un pneumatique, il faut éviter de recourir à tout dispositif incorporant des composants amenés pour assurer leur fonction à se mouvoir en étant soumis à friction ou pouvant faire obstacle à l'évacuation rapide d'impuretés ou d'un liquide. Toute friction provoquerait des effets d'hystérésis difficiles à maîtriser par le système de commande mais aussi et surtout des blocages éventuels en cas d'introduction d'impureté entre les parties en frottement. C'est le :but de l'invention de remédier à ces problèmes en proposant un composant pneumatique capable d'effectuer en roulant outre les opérations classiques de gonflage, mesure de la pression ou dégonflage lent, le dégonflage rapide d'une capacité par l'application sur ce composant d'une pression positive mais très inférieure à la pression minimale envisagée pour cette capacité tout en répondant aux critères de fiabilité précédemment décrits, c'est à dire sans friction et ne faisant pas obstacle à l'évacuation d'impuretés contenues dans le pneumatique. L'invention a donc pour objet une vanne de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité, comprenant une membrane maintenue entre un couvercle et un corps de vanne, délimitant avec le couvercle une chambre de pilotage et avec le corps de vanne une chambre d'échappement, cette dernière communiquant avec l'extérieur par au moins un conduit, caractérisée en ce que la membrane comporte une première partie centrale perforée, une seconde partie annulaire rigide, une troisième partie élastiquement déformable, une quatrième partie rigide et une cinquième partie élastiquement déformable, ladite membrane étant associée à un diaphragme bistable et à un clapet (35) de fermeture. Selon une caractéristique, le diaphragme se présente sous la forme d'une coupelle étoilée dont les doigts internes sont en appui sur :La seconde partie de la membrane, dont les doigts externes en appui sur la quatrième partie de la membrane et dont la partie annulaire centrale est en appui sur le corps. 3 Selon une autre caractéristique, la partie centrale de la membrane est dotée d'un dispositif de fermeture permettant d'obturer tout passage d'air entre l'alésage du corps de vanne en relation directe avec l'air sous pression contenu dans la capacité et la chambre d'échappement. Selon encore une autre caractéristique, le clapet de fermeture est constitué d'une rondelle épaulée dont la base est reliée ou intégrée à la seconde partie de la membrane et d'un godet définissant une chambre apte à recevoir une bille. Selon une autre caractéristique, un ressort est interposé entre le couvercle et la base de la rondelle épaulée. Selon encore une autre caractéristique, la chambre délimite deux logements séparés par une lèvre effaçable par la bille. Selon encore une autre caractéristique, la bille est amenée dans deux positions, l'une en appui sur un siège dans un des logements et l'autre en appui sur la première partie de la membrane dans l'autre logement. Selon encore une autre caractéristique, le clapet définit 20 une chambre de gonflage. Selon encore une autre caractéristique, la chambre de pilotage est en relation avec un dispositif de commande pneumatique apte à délivrer une pression variable supérieure à la pression maximale ciblée pour la capacité ou une 25 pression réduite inférieure à la pression minimale ciblée pour cette même capacité au travers d'un conduit. Selon encore une autre caractéristique, les parties élastiques de la membrane se présentent sous la forme d'un soufflet. 30 Un avantage important de la vanne selon l'invention réside dans le fait que le pilotage de cette vanne ne nécessite pas une pression négative, ce qui facilite d'autant le fonctionnement du dispositif de commande et celui des bagues d'étanchéité associées à la liaison entre la partie 35 tournante de la, roue et la partie fixe du système. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description 4 donnée ci-après à titre indicatif en relation avec un dessin dans lequel : - la figure 1 est une coupe schématique d'une roue de véhicule selon l'invention en relation avec un dispositif de 5 gonflage, - la figure 2 est une coupe d'un mode de réalisation de la vanne de roue dans son état de repos, - la figure 3 est une vue de dessus du diaphragme, et - les figures 4a et 4b illustrent deux états différents 10 de la membrane lors de son fonctionnement. Sur la figure 1, on a représenté une roue 1 d'un véhicule, non représenté, constituée d'une jante 2 sur laquelle est montée une enveloppe externe 3 délimitant une capacité 4, c'est-à-dire un volume apte à renfermer une 15 pression d'air. La jante 2 comprend une vanne de roue 5 reliée à la capacité 4 par un conduit 6 et à un dispositif de commande 7 par un conduit 8 à travers un joint tournant 9 et une chambre de liaison 18. Le dispositif de commande 7 est de type connu et comporte 20 classiquement une station de gonflage 10, un moyen de commande 11 en relation avec un clavier 12 et un ensemble électropneumatique 13. Le dispositif de commande 7 peut é.'.tre avantageusement complété par un détecteur de pression et de température 15 25 intégré dans la capacité 4, un récepteur 14 intégré au moyen de commande 11 et un capteur de pression 16 ainsi qu'un dispositif de fuite 17 intégrés à l'ensemble électropneumatique 13 dont les rôles seront expliqués ci-après. 30 Ce dispositif de commande 7 assure par l'intermédiaire du conduit 8 trois niveaux de pression dans la chambre de pilotage de la vanne selon l'invention. Un premier niveau de pression correspond à la pression atmosphérique, un second niveau correspond à une pression de gonflage ou à la pression 35 de mesure ou à la pression de dégonflage lent et enfin un troisième niveau correspond à la pression de dégonflage rapide. Sur la figure 2, on a représenté la vanne 5 selon l'invention constituée d'un corps 20 fermé par un couvercle 21 et renfermant une membrane 22. Cette membrane 22 délimite à l'intérieur du corps une chambre de pilotage 23 côté couvercle en communication avec le dispositif de commande 7 (figure 1) par l'intermédiaire d'un perçage 25 du couvercle 21 et une chambre d'échappement 24 côté corps 20 en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un évent 26 et en communication avec la capacité 4 par l'intermédiaire d'un perçage 27 relié au conduit 6 de la jante (figure 1), l'évent 26 et le perçage 27 étant pratiqués dans le corps 20 comme cela est: visible sur la figure. La membrane 22, maintenue entre le couvercle 21 et le corps 20 de la vanne, se présente sous la forme d'un capuchon déformable délimité par une première partie 28 centrale perforée disposée en regard du perçage 27, une seconde partie annulaire 29 rigide et dotée d'un dispositif d'étanchéité, une troisième partie 30 élastiquement déformable, une quatrième partie 31 rigide et une cinquième partie 32 élastiquement déformable. Le bord libre de la partie 32 est inséré entre le couvercle 21 et le corps 20 à l'aide d'un joint d'étanchéité 33. La membrane 22 est associée côté corps 20 à un diaphragme 34 bistable et côté couvercle 21 à un clapet 35 de fermeture. Sur la figure 3, le diaphragme 34 se présente sous la forme d'une coupelle étoilée dont les doigts internes 36 sont en appui sur la seconde partie 29 de la membrane, dont les doigts externes 37 sont en appui sur la quatrième partie 31 de la membrane et dont la zone annulaire centrale 45 est en appui sur le couvercle 20. Cette figure montre également en traits noirs les différentes positions de la membrane. Le clapet 35 se présente sous la forme d'une rondelle épaulée dont la base 38 est en appui sur la seconde partie 29 de la membrane ou solidaire de celle-ci et d'un godet 39 définissant une chambre 42 apte à recevoir une bille 40. Le clapet 35 est soumis à l'action d'un ressort 41 interposé entre le couvercle 21 et la base 38 de la rondelle épaulée. Le clapet 35 délimite donc la chambre de gonflage 42 dans 6 laquelle la bille 40 est maintenue en appui sur son siège 43 par la pression de l'air contenu dans la. capacité 4. Sur la figure 2, on voit que la chambre 42 délimite deux logements séparés par une lèvre 44 effaçable par la bille 40 pour venir en appui sur la partie 28 de la membrane. La chambre de pilotage 42 est en relation avec le dispositif de commande pneumatique 7 (figure 1) apte à délivrer une pression variable supérieure à la pression maximale ciblée pour la capacité 4 ou une pression réduite Io inférieure à la pression minimale ciblée pour cette même capacité au travers d'une tubulure 8, d'un joint tournant 9 et d'une chambre de liaison 18 (figure 1). On notera que le ressort 41 interposé entre le couvercle 21 et la base 38 de la rondelle épaulée permet de maintenir 15 en appui stable la partie 29 de la membrane 22 sur le corps 20 de la vanne interdisant ainsi toute communication entre la chambre 42 ou le perçage 27 et la chambre d'échappement 24. On notera aussi que les parties élastiques 30 et 32 de la membrane 22 se présentent avantageusement sous la forme de 20 soufflets. Cette figure 2 montre la vanne de roue en position normalement fermée, c'est-à-dire que la capacité 4 (figure 1) a été gonflée et la pression venant de cette capacité 4, 3 bars par exemple, maintient la bille 40 en appui sur son 25 siège 43 alors que le ressort 41, qui a été dimensionné pour résister à la pression maximale ciblée pour cette capacité 4, maintient la partie centrale 29 de la membrane en appui sur le corps 20. La figure 4a représente une autre position de la membrane 30 22 correspondant à un gonflage, à une mesure pneumatique de la pression ou à un dégonflage lent de la capacité 4 (figure 1). A cette fin, une pression de fluide supérieure, de 1 bar par exemple, à la pression maximale ciblée pour le pneumatique est introduite depuis le dispositif de commande 7 35 (figure 1) à travers le perçage 25 et provoque le décollement de son siège 43 de la bille 40 puis son déplacement vers le deuxième logement visible sur la figure où elle est en appui sur la première partie 28 de la membrane 22 après avoir 7 effacé la lèvre 44 de la chambre de gonflage 42. On autorise donc le passage de l'air sous pression du dispositif 7 vers la capacité 4 (figure 1) à travers la chambre de pilotage 23, la chambre de gonflage 42 et le perçage 27 et inversement. Si cette pression introduite est de l'ordre de 5 bars, on assure un gonflage de la capacité étant donné que la pression de cette capacité 4 est à un niveau inférieur. Si après introduction de cette pression, la source d'air est coupée, la bille 40 reste dans la position représentée Io sur la figure 4a, et la pression s'équilibre entre le dispositif de commande 7 et la capacité 4 (figure 1). Une mesure de la pression de la capacité 4 peut être alors avantageusement réalisée par le capteur 16 intégré à l'ensemble électropneumatique 13 (figure 1) ou par le 15 détecteur 15 intégré dans la capacité 4 et en relation avec le récepteur 14 intégré au moyen de commande 11 (figure 1). A travers un dispositif de fuite 17 permettant une mise à l'air maîtrisée au niveau de l'ensemble électropneumatique 13 (figure 1), un dégonflage lent peut être avantageusement 20 piloté par lecture de la pression au niveau du capteur 16 intégré à l'ensemble électropneumatique 13 (figure 1) ou du détecteur 15 intégré dans la capacité 4 et en relation avec le récepteur 14 intégré au moyen de commande il (figure 1). On notera que la partie 28 de la membrane étant perforée, 25 on interdit à la bille 40 d'obstruer le perçage 27, bille qui est retenue dans ce logement par ailleurs par la lèvre 44 qui est prévue pour offrir une résistance au passage de cette bille plus élevée que la force à laquelle cette bille est soumise par la faible différence de pression existante entre 30 la capacité 4 et le bloc électropneumatique 13 (figure 1). On notera aussi que la pression de fluide introduite par le perçage 25 dans la chambre de pilotage 23 provoque de plus le déplacement de la partie annulaire 31 de la membrane 22 par suite de l'écrasement du diaphragme 34. Cette partie 35 annulaire 31 est alors en appui stable sur le corps de vanne 20 tout comme la partie 29 de cette même membrane sous la force combinée de la pression de fluide régnante dans la chambre de pilotage 23 et du ressort 41. La figure 4b montre une autre position intermédiaire de la membrane 22 pour assurer un dégonflage rapide de la capacité 4 (figure 1). A cette fin, une pression réduite, par exemple 0,5 bar, est introduite par le perçage 25 dans la chambre de pilotage 23 et provoque le déplacement de la partie annulaire 31 de la membrane. Cette partie annulaire venant en appui stable sur le corps de vanne 20 provoque, par un effet de bascule entre les doigts 37 et 36 du diaphragme 34, le soulèvement des parties 28 et 29 de la membrane 22 en comprimant le ressort 41. Ce soulèvement permet une libre circulation de l'air entre la capacité 4 (figure 1) et la chambre d'échappement 24 par le conduit 6 de la jante (figure 1). Dans cette configuration, on notera que la partie élastique 32 de la membrane 22 s'est détendue alors que la partie élastique 30 est comprimée puis se détend lors du mouvement de bascule provoqué par le diaphragme 34. L'air passe donc de la capacité 4 (figure 1) comme l'indique les flèches par le conduit 27 vers le conduit 26 en relation avec l'extérieur provoquant ainsi un dégonflage rapide de cette capacité. REVENDICATIONS 1. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4), comprenant une membrane (22) maintenue entre un couvercle (21) et un corps (20) de vanne, délimitant avec le couvercle une chambre de pilotage (23) et avec le corps de vanne une chambre d'échappement (24), cette dernière communiquant avec l'extérieur par au moins un conduit (26), caractérisée en ce que la membrane (22) comporte une première partie (28) centrale perforée, une seconde partie (29) annulaire rigide, une troisième partie (30) élastiquement déformable, une quatrième partie (31) rigide et une cinquième partie (32) élastiquement déformable, ladite membrane étant associée à un diaphragme (34) bistable et à un clapet (35) de fermeture. 2. Vanne de gonflage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diaphragme (34) se présente sous la forme d'une coupelle étoilée dont les doigts internes (36) sont en appui sur la seconde partie (29) de la membrane, dont les doigts externes (37) en appui sur la quatrième partie (31) de la membrane et dont la partie annulaire centrale (45) est en appui sur 1.e corps (2 0) . 3. Vanne de gonflage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie centrale (28) de la membrane (34) est dotée d'un dispositif de fermeture (35) permettant d'obturer tout passage d'air entre l'alésage du corps (20) de vanne en relation directe avec l'air sous pression contenu dans la capacité (4) et la chambre d'échappement (24). 4. Vanne de gonflage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de fermeture est constitué d'un clapet (35) comportant une rondelle épaulée dont la base (38) est en appui sur la seconde partie (29) et d'un godet (39) définissant une chambre (42) apte à recevoir une bille (40) d'une part et d'un ressort (41) interposé entre le couvercle (21) et la base (38) de la rondelle épaulée d'autre part. 5. Vanne de gonflage selon la revendication 4, caractérisée en ce que la chambre (42) délimite deuxlogements séparés par une lèvre (44) effaçable par la bille (40). 6. Vanne de gonflage selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la bille (40) est amenée dans deux positions, l'une en appui sur un siège (43) dans l'un des logements et l'autre en appui sur la première partie (28) de la membrane dans l'autre logement. 7. Vanne de gonflage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le clapet (35) définit une chambre 10 de gonflage (42). 8. Vanne de gonflage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de pilotage (23) est en relation avec un dispositif (7) de commande pneumatique apte à délivrer une pression variable supérieure 15 à la pression maximale ciblée pour la capacité (4) ou une pression réduite inférieure à la pression minimale ciblée pour cette même capacité (4) au travers d'un conduit (8). 9. Vanne de gonflage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parties élastiques 20 (30, 32) de la membrane (34) se présentent sous la forme d'un soufflet. 10. Vanne de gonflage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un capteur de pression et de température (15) est fixé dans la jante (2) afin de 25 mesurer la pression et la température régnante, ledit capteur étant apte à transmettre les valeurs mesurées au dispositif de commande (7).