Brevet FR2889489A1 — publié le 20070209

Soupape de ventilation pour le réservoir à carburant dans des véhicules automobiles L'invention concerne une soupape de ventilation pour le réservoir à carburant dans des véhicules automobiles. Connues par exemple par les documents DE 100 17 323 Al et US 2002/0 040 730 Al, ces soupapes servent à ventiler le réservoir pendant qu'on fait le plein et/ou à faire entrer ou sortir l'air du réservoir pendant que le véhicule fonctionne. Elles sont en général placées dans une ouverture de la paroi supérieure du réservoir et ont au moins une ouverture d'admission par laquelle un mélange air et vapeur de carburant, appelé en abrégé gaz par la suite, est conduit dans la soupape et de là dans l'atmosphère par l'intermédiaire d'une ouverture de décharge, en général en intercalant un filtre à charbon activé. Pour empêcher que du carburant dont le niveau monte atteigne le filtre à charbon activé pendant la conduite, on place dans le boîtier de la soupape de ventilation un flotteur mobile axialement qui supporte du côté supérieur un élément d'étanchéité en action conjointe avec une ouverture de décharge. Quand on fait le plein, le flotteur est soulevé par le carburant dont le niveau monte; vers la fin du plein le flotteur ferme l'ouverture de décharge. Une telle fermeture se produit aussi au cas où le niveau du carburant monte quand le véhicule fonctionne. Il peut donc se former à l'intérieur du réservoir une pression de gaz si élevée qu'une grande force est nécessaire pour rouvrir une ouverture de décharge. Des flotteurs de grand poids seraient nécessaires pour l'ouvrir. Mais pour que de tels flotteurs développent une poussée verticale suffisante, un volume de refoulement correspondant serait nécessaire. Des soupapes de ventilation munies de tels flotteurs seraient par conséquent très volumineuses et nécessiteraient beaucoup de matériau. Le document US 5 439 023 divulgue une soupape de ventilation à deux étages; on y actionne par un côté pour l'ouvrir un élément d'étanchéité muni d'un crochet qui s'applique sur l'élément d'étanchéité et qui est façonné sur le côté supérieur du flotteur. L'action unilatérale sert à augmenter par un effet de levier la force exercée par le flotteur sur l'élément d'étanchéité. L'élément d'étanchéité est en outre traversé par un perçage dont le diamètre est assez petit et qui est fermé par un deuxième élément d'étanchéité. Celui-ci aussi est actionné par le flotteur en profitant d'un effet de levier lors de l'opération de fermeture, ce qui libère le perçage dans le premier des éléments d'étanchéité dont on a parlé. Le document DE 102 57 223 Al fait connaître une autre soupape de ventilation à deux étages dans laquelle le flotteur porte sur son côté supérieur un bras de levier, articulé d'un côté, dont la portion centrale forme un élément d'étanchéité en action conjointe avec une ouverture de décharge. Cet élément d'étanchéité est traversé par un perçage dont le diamètre est assez petit et qui agit conjointement avec une saillie servant d'élément d'étanchéité placée sur le côté supérieur du flotteur. Le document US 5 738 132 fait connaître une soupape de ventilation à un étage dans laquelle une ouverture de décharge en fente oblique par rapport à l'axe longitudinal central de la soupape agit conjointement avec une bande de membrane souple servant d'élément d'étanchéité. La bande de membrane est fixée par une de ses extrémités au flotteur et pendant l'opération d'ouverture le flotteur la retire successivement de l'ouver-:.ure de décharge ou du siège d'étanchéité qui l'entoure. L'invention a pour but de proposer une soupape de ventilation d'après une autre conception et dans laquelle la réouverture soit assurée d'une manière simple et économique au cas où la pression à l'intérieur du réservoir est élevée. On y parvient par une soupape de ventilation pour des réservoirs à carburant dans des véhicules automobiles comportant: - un boîtier muni d'au moins une ouverture d'admission, - un flotteur disposé dans le boîtier et mobile en direction de l'axe longitudinal central du boîtier, et - un élément d'étanchéité disposé sur le côté supérieur du flotteur, caractérisée par deux ouvertures de décharge de taille différente respectivement délimitées par un siège d'étanchéité et par une membrane souple servant d'élément d'étanchéité qui agit conjointement avec les deux ouvertures de décharge, la membrane étant reliée au côté supérieur du flotteur par une zone de fixation située radialement à l'extérieur d'une ouverture de décharge. Il y a deux ouvertures de décharge de taille différente, respectivement délimitées par un siège de soupape, et une membrane souple servant d'élément d'étanchéité ; la membrane servant d'élément d'étanchéité commun agit conjointement avec les deux ouvertures de décharge et est reliée au côté supérieur du flotteur par une zone de fixation située radialement à l'extérieur d'une ouverture de décharge. En disposant de manière correspondante les deux ouvertures de décharge par rapport à la zone de fixation, on arrive d'une manière fiable, économique en matériau et simple du point de vue de la technique de montage à ce qu'une zone de membrane en action conjointe avec l'ouverture de décharge la plus petite soit d'abord retirée en continu de son siège d'étanchéité puisque la force nécessaire est faible. Du gaz peut s'échapper à l'extérieur par l'ouverture de décharge qui s'agrandit constamment et la pression intérieure peut déjà diminuer en peu de temps, de sorte que le poids du flotteur suffit à retirer la membrane même de la plus grande ouverture de décharge. Il résulte de cette conception qu'on peut utiliser un flotteur et une cage de soupape relativement petits qui demandent peu de matériau et de place, sans que cet avantage soit anéanti par des constructions complexes et sujettes aux dysfonctionnements. La zone de fixation est de préférence reliée à un élément de fixation disposé centralement sur le flotteur. Cela réduit par exemple la tendance du flotteur à basculer et à s'incliner dans le boîtier qui le guide. Pour favoriser cela, il est avantageux que les ouvertures de décharge se fassent diamétralement face si on se réfère à la zone de fixation. De cette manière, la zone - de l'élément d'étanchéité - qui est proche de l'axe longitudinal central du flotteur et qui exige toujours la force de retrait chaque fois la plus importante est d'abord retirée du siège d'étanchéité lors de l'ouverture. Le couple de basculement exercé sur le flotteur est alors d'autant plus faible à cause de la faible distance par rapport à l'axe longitudinal central. Dans le cas d'éléments de fixation qui dépassent de l'élément d'étanchéité, à savoir du côté orienté vers l'ouverture de décharge, dans une conception recommandée on prévoit qu'une paroi de boîtier munie de l'ouverture de décharge comporte une courbure qui s'étende axialement à partir de la zone de fixation ou de l'élément de fixation à cet endroit et qui le recouvre. Quand la soupape de ventilation est fermée, cette courbure ou le creux qu'elle délimite reçoit l'élément de fixation, à savoir sa partie qui traverse l'élément d'étanchéité. La courbure se trouve de préférence sur une zone de paroi qui s'étend entre les ouvertures de décharge et elle peut donc recevoir l'extrémité libre d'un élément de fixation placé centralement sur le flotteur. Un élément d'étanchéité ou une membrane est de préférence fixé à l'aide d'une cheville de fixation façonnée sur le côté supérieur du flotteur; la cheville de fixation traverse un perçage de la membrane et la contredépouille. Cette conception permet de fixer très simplement l'élément d'étanchéité. Il suffit de passer la cheville de fixation dans le perçage de la membrane. Suivant l'invention La membrane comporte un perçage traversé et accroché par une cheville de fixation du flotteur. Suivant l'invention le perçage est délimité de chaque côté par un bourrelet qui dépasse des côtés plats de l'élément d'étanchéité et qui est accroché par la cheville de fixation. Dans une autre conception recommandée, la dimension axiale de la courbure est limitée du fait que les ouvertures de décharge sont délimitées par une collerette qui s'étend vers le bas. L'extrémité libre des collerettes forme alors le siège d'étanchéité en action conjointe avec l'élément d'étanchéité. Pour assurer que l'élément d'étanchéité, à savoir ses zones d'étanchéité en action conjointe avec les ouvertures de décharge, touche le siège d'étanchéité correspondant quand la soupape de ventilation est fermée, lesdites zones sont soutenues par une structure de soutien sur le côté supérieur du flotteur, de sorte qu'elles sont parallèles au plan défini par les sièges d'étanchéité. On assure ainsi que la soupape de ventilation est fermée de façon sûre en cas de besoin, de sorte que ni du gaz ni du carburant liquide ne peut s'échapper à l'extérieur. Une structure de soutien est de préférence formée par au moins une saillie qui dépasse du côté supérieur du flotteur et qui est en action conjointe seulement avec une partie de la surface de la zone d'étanchéité. Cette mesure permet d'éviter que la membrane ne puisse adhérer par aspiration à la structure qui la soutient, ce qui empêcherait qu'elle se retire du siège d'étanchéité d'une ouverture de décharge lors de l'opération d'ouverture. On va maintenant expliquer l'invention plus 35 en détail en se référant aux dessins annexés parmi lesquels la figure 1 montre une soupape de ventilation dans une représentation en coupe longitudinale, la figure 2 est une portion agrandie de la figure 1, on y voit la soupape dans sa position fermée, la figure 3 est une portion d'après la figure 2, on y voit la soupape de ventilation dans une position intermédiaire, la figure 4 est une coupe longitudinale d'après la figure 1, on y montre la soupape dans sa position ouverte, la figure 5 est une coupe transversale d'après la ligne v-v à la figure 4, la figure 6 est une coupe transversale d'après la ligne VI-VI à la figure 4, la figure 7 est une coupe transversale d'après la ligne VII-VII à la figure 4, la figure 8 est une soupape de ventilation d'après une conception différente dans sa position ouverte, d'après une représentation en coupe longitudinale, la figure 9 est une coupe longitudinale à travers la soupape de ventilation 8 d'après la ligne IX-IX à la figure 11 la figure 10 est une coupe transversale d'après la ligne 25 x-x à la figure 8, la figure 11 est une coupe transversale d'après la ligne XI-XI à la figure 8 et la figure 12 est une coupe transversale d'après la ligne XII-XII à la figure 8. La soupape de ventilation représentée à la figure 1 a pour composants principaux un boîtier 1, un flotteur 2 mobile guidé axialement dans le boîtier, un élément d'étanchéité 3 fixé au côté supérieur du flotteur et un ressort à boudin 4 qui agit sur le flotteur 2 en 35 direction de fermeture. Le boîtier 1 comprend une pièce de manchon 5, un fond 6 qui la ferme par le bas et une pièce de bridage 7 posée au-dessus de la pièce de manchon 5. La pièce de bridage 7 porte une bride 8 qui assure la fixation à la paroi supérieure d'un réservoir à carburant (non représenté) et un raccord 9. Le côté frontal supérieur de la pièce de manchon 5 est formé par une paroi de boîtier 12 transversale à l'axe longitudinal central 10 de la soupape de ventilation. La paroi de boîtier est traversée par des ouvertures de décharge 13, 14. Les ouvertures de décharge 13, 14 débouchent dans un canal de décharge 16; celui-ci est délimité par la pièce de bridage 7 et par la paroi de boîtier 12 et il se prolonge dans le raccord 9. Les ouvertures de décharge 13, 14 se font diamétralement face (si on se réfère à l'axe longitudinal central 10) et chacune d'elle est délimitée par une collerette 17 qui s'étend depuis la paroi de boîtier 12 vers le bas. Les côtés frontaux des collerettes 17 ont un biseau conique, on obtient par conséquent un siège d'étanchéité qui délimite les ouvertures de décharge 13, 14 et qui agit conjointement avec l'élément d'étanchéité 3 par une surface linéaire de contact. Comme on le constate à la figure 6, l'élément d'étanchéité 3 est une pièce découpée circulaire d'une membrane souple, par exemple en caoutchouc au fluor- silicone. Il comporte un perçage 19 central délimité par un bourrelet 20 qui dépasse de chaque côté de l'élément d'étanchéité. Le perçage 19 est traversé par une cheville de fixation 22 façonnée sur le côté supérieur 23 du flotteur 2. La cheville de fixation 22, au centre de l'axe longitudinal central 10 ou coaxiale à lui, comporte à son extrémité libre un sommet 25 qui s'élargit radialement et qui contre-dépouille le bord du perçage 19 ou le bourrelet 20. Une zone de paroi qui s'étend entre les ouvertures de décharge 13, 14 forme une courbure 26 qui s'étend depuis la zone de fixation de l'élément d'étanchéité ou depuis la cheville de fixation 22 et qui recouvre cette dernière. Les zones d'étanchéité 24 - de l'élément d'étanchéité 3 - en action conjointe avec les ouvertures de décharge 13, 14 (figure 6) sont soutenues par une structure de soutien sur le côté supérieur 13 du flotteur 1 de telle manière qu'elles sont parallèles au plan défini par les sièges d'étanchéité 18. Au cas où l'ouverture de décharge 13 a une section transversale d'ouverture ronde, la structure est une nervure 27 qui dépasse du côté supérieur 13 du flotteur en direction axiale (figure 7). Cette nervure est annulaire; l'anneau est cependant ouvert grâce à un creux 28. L'ouverture de décharge 14 dont la section de passage est la plus grande est à peu près ovale. Elle comporte une portion de bord à peu près rectiligne, orthogonale à la ligne de jonction 29 entre le point central 30 de l'ouverture de décharge 13 et l'axe longitudinal central 10, et une portion de bord 33 courbe qui relie ses extrémités. Des nervures 34, 35 qui dépassent en direction axiale sur le côté supérieur 23 du flotteur 2 sont façonnées pour servir de structure de soutien; la nervure 34 est rectiligne et la nervure 35 est courbe et les extrémités libres des nervures 34, 35 sont respectivement séparées l'une de l'autre par un creux 36. Le flotteur 2 est un manchon cylindrique fermé sur le côté supérieur par une paroi transversale 37 et ouverte sur le côté inférieur. Une barre coaxiale à l'axe longitudinal central 38 du flotteur 2 est façonnée sur la paroi transversale 37; son extrémité en porte-à-faux 40 dépasse du côté inférieur du flotteur 2. Un manchon 42 qui entoure coaxialement la barre 39 à distance radiale et qui s'étend vers le bas est façonné sur la paroi transversale 37. Le ressort à boudin 4 déjà mentionné ci- dessus se trouve à l'intérieur du manchon 42; il s'appuie d'une part sur la paroi transversale 37 et d'autre part sur le fond 6. Par l'intermédiaire des parois radiales 41, le manchon 42 s'applique à la paroi extérieure du flotteur 2. Sur le fond 6 est façonné un tablier 43 qui s'étend vers le haut en direction de l'axe longitudinal central 38 et qui l'entoure coaxialement. L'espace intérieur du tablier 43 est en liaison avec l'espace intérieur du réservoir par l'intermédiaire d'une ouverture de fond 44 et il reçoit l'extrémité libre de la barre 39. Le tablier 43 est enveloppé par l'extrémité inférieure du ressort à boudin 4. Le flotteur 2 est guidé axialement dans le boîtier 1 par l'action conjointe de la barre 39 et du tablier 43. Un autre guidage axial ainsi qu'une fixation rotative sont assurés par une nervure 46 qui dépasse du côté intérieur de la pièce de manchon 5 et qui pénètre dans une rainure 45 qui s'étend axialement. En outre des nervures 51 dépassent du côté intérieur du boîtier 1 radialement vers l'intérieur; elles agissent conjointement avec une zone 61 supérieure radiale du flotteur 2, laquelle est rétrécie. Dans la situation que montre la figure 4, la soupape de ventilation est ouverte, par son extrémité inférieure le flotteur 2 repose sur le fond 6. Un échange de gaz entre l'environnement et l'intérieur du réservoir est possible grâce à des ouvertures d'admission 47 dans le boîtier, aux ouvertures d'admission 13, 14 et au canal de décharge 16. Si le flotteur 2 est poussé par son élément d'étanchéité 3 contre le siège d'étanchéité 18 des ouvertures de décharge 13, 14, par exemple par du carburant dont le niveau est élevé, il y est maintenu par une pression intérieure qui se développe dans le réservoir. Comme l'ouverture de décharge 13 a une section de passage relativement petite, la force qui pousse l'élément d'étanchéité 3 contre le siège d'étanchéité 18 est d'autant plus faible. L'élément d'étanchéité 3 souple de type membrane peut par conséquent être retiré du siège d'étanchéité 18 du fait du poids propre du flotteur, comme l'indique la figure 3 pour l'ouverture de décharge 14. Du gaz peut s'échapper vers l'extérieur par l'intermédiaire de la petite ouverture de décharge 13; il en résulte que la pression intérieure diminue en continu. Dans la zone d'étanchéité 24, la différence de pression sur l'ouverture de décharge 14 plus grande diminue donc, de sorte qu'à cet endroit aussi l'élément d'étanchéité 3 est soulevé du siège d'étanchéité 18 par le poids propre du flotteur 2. Les creux 28, 36 des nervures 27, 34, 35 empêchent que l'élément d'étanchéité ne puisse adhérer par aspiration à la manière d'une ventouse. L'exemple de réalisation que montrent les figures 8 à 12 se différencie de ceux décrits ci-dessus en ce que la deuxième ouverture de décharge 14a a une section de passage circulaire et que l'élément d'étanchéité 3a est une découpe de membrane en forme de bande et qu'elle est fixée différemment sur le flotteur 2. L'élément d'étanchéité 3a est une bande rectangulaire dont les grands côtés 48 sont parallèles à la ligne de jonction 49 (figures 10, 11) entre les ouvertures de décharge 13a et 14a. Au centre de l'élément d'étanchéité 3a, il y a un trou allongé 50 transversal aux grands côtés 48 (figure 12). Le trou allongé 50 est traversé par deux chevilles 52 qui dépassent axialement du flotteur 2. Les chevilles 52 se trouvent aux extrémités du trou oblong 50 délimité par un bourrelet 20a qui dépasse des deux côtés sur les côtés plats de l'élément d'étanchéité 3a. Le bourrelet 20a et donc tout l'élément d'étanchéité 3a est fixé au flotteur 2 par un étrier 53. L'étrier 53 dont la largeur correspond à peu près à celle du bourrelet 20a est traversé par deux perçages 54 qui reçoivent les extrémités libres des chevilles 52. Les extrémités libres de l'étrier 53 sont recourbées axialement vers le bas et portent un crochet 55 transversal à l'axe longitudinal central 10 (figure 9). Ce crochet pénètre dans un creux complémentaire 56 sur le flotteur. Chacun des creux 56 se trouve dans une rainure 57 qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis le bord du côté supérieur 23 du flotteur. Sur ses petits côtés, le bourrelet 20a est flanqué de deux portions de paroi 58 qui dépassent axialement du côté supérieur 3 du flotteur 2 et sur lesquelles s'appuie l'étrier 53 à l'état monté. Comme dans l'exemple de réalisation décrit plus haut, les zones d'étanchéité 24a (figure 11) de l'élément d'étanchéité 3a sont soutenues par des structures de soutien. Ce sont des nervures 60 annulaires respectivement interrompues par un creux 59. Liste des références 1 boîtier 2 flotteur 3 élément d'étanchéité 4 ressort à boudin pièce de manchon 6 fond 7 pièce de bridage 8 bride 9 raccord axe longitudinal central 12 paroi de boîtier 13 ouverture de décharge 14 ouverture de décharge 16 canal de décharge 17 collerette 18 siège d'étanchéité 19 perçage 20 bourrelet 22 cheville de fixation 23 côté supérieur 24 zone d'étanchéité sommet 26 courbure 27 nervure 28 creux 29 ligne de jonction point central 32 portion de bord 33 portion de bord 65 34 nervure nervure 36 creux 37 paroi transversale 38 axe longitudinal central 39 barre extrémité en porte-à-faux 41 paroi radiale 42 manchon 43 tablier 44 ouverture de fond rainure 46 nervure 47 ouverture d'admission 48 grand côté 49 ligne de jonction trou oblongé 51 nervure 52 cheville 53 étrier 54 perçage crochet 56 creux 57 rainure 58 portion de paroi 59 creux nervure 61 zone 12 Revendications 1. Soupape de ventilation pour des réservoirs à carburant dans des véhicules automobiles, comportant un boîtier (1) muni d'au moins une ouverture d'admission (47), un flotteur (2) disposé dans le boîtier et mobile en direction de l'axe longitudinal central (10) du boîtier (1), et - un élément d'étanchéité (3) disposé sur le côté supérieur (23) du flotteur (2), caractérisée par deux ouvertures de décharge (13, 14) de taille différente respectivement délimitées par un siège d'étanchéité (18) et par une membrane souple servant d'élément d'étanchéité (3) qui agit conjointement avec les deux ouvertures de décharge (13, 14), la membrane étant reliée au côté supérieur (23) du flotteur (2) par une zone de fixation située radialement à l'extérieur d'une ouverture de décharge (13, 14). 2. Soupape de ventilation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de fixation est reliée à un élément de fixation placé centralement sur le flotteur (2). 3. Soupape de ventilation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les ouvertures de décharge (13, 14) se font diamétralement face si on se réfère à la zone de fixation. 4. Soupape de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par une paroi de boîtier (12) traversée par les ouvertures de décharge (13, 14) et munie d'une courbure qui s'écarte axialement de la zone de fixation et qui la recouvre. 5. Soupape de ventilation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la courbure (12) est disposée sur une zone de paroi qui s'étend entre les ouvertures de décharge (13, 14). 6. Soupape de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la membrane comporte un perçage (19) traversé et accroché par une cheville de fixation (22) du flotteur (2). 7. Soupape de ventilation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le perçage (19) est délimité de chaque côté par un bourrelet (20) qui dépasse des côtés plats de l'élément d'étanchéité (3) et qui est accroché par la cheville de fixation (22). 8. Soupape de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ouvertures de décharge sont délimitées par une collerette (17) qui s'étend vers le bas. 9. Soupape de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les zones d'étanchéité (24) - de l'élément d'étanchéité (3) - qui interagissent avec les ouvertures de décharge (13, 14) sont soutenues par une structure de soutien sur le côté supérieur du flotteur (2) de telle manière qu'elles sont parallèles au plan défini par les sièges d'étanchéité (18). 10. Soupape de ventilation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la structure de soutien est formée par au moins une saillie qui dépasse du côté supérieur du flotteur et qui est en action conjointe seulement avec une partie de la surface de la zone de fixation.