Brevet FR2896725A1 — 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 EP-0731655, le principe des vannes 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 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 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 l'extérieur. Un inconvénient majeur de ces systèmes utilisant une pression faible, positive ou négative, pour obtenir le dégonflage de la capacité est lié à l'encombrement des clapets utilisés du fait du diamètre des membranes ou autres dispositifs nécessaires. Un autre inconvénient majeur des systèmes utilisant une pression positive mais très inférieure à la pression minimale ciblée pour la capacité pour obtenir le dégonflage de cette même capacité réside dans le risque d'instabilité en fin de dégonflage. Un autre 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 tournant nécessaire pour distribuer cet:te 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 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 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 très supérieure à la pression maximale envisagée pour cette capacité tout en répondant aux critères de compacité et de fiabilité précédemment décrits, c'est à dire de taille réduite, 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 constituée d'un fond fermé par un couvercle, délimitant une chambre de pilotage en relation avec une station de gonflage, une chambre d'échappement en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un évent et une chambre de pression en communication avec une capacité par l'intermédiaire d'un perçage, caractérisée en ce qu'elle comprend un piston mobile sans friction entre le couvercle et le corps et apte à venir en appui ét;anche contre ceux-ci, ledit piston étant hermétiquement: relié au couvercle et délimitant d'une part avec le corps les chambres de pilotage et de pression et d'autre part avec le couvercle la chambre de pilotage et la chambre d'échappement, ledit piston comportant des moyens permettant d'assurer une communication entre ces chambres. Selon une caractéristique, le piston est hermétiquement relié au couvercle par un soufflet métallique solidaire du couvercle. l0 Selon une autre caractéristique, sous l'effet de la traction du soufflet le piston est maintenu en appui constant sur un siège du couvercle par l'intermédiaire d'un moyen d'étanchéité.Selon encore une autre caractéristique, le piston comporte un alésage débouchant délimitant un clapet 15 de fermeture. Selon encore une autre caractéristique, le clapet est constitué par une bille maintenue sur un siège par un moyen de retenue relié au piston. Selon encore une autre caractéristique, le moyen de 20 retenue se présente sous la forme de lèvres déformables venant en appui sur une calotte de la bille. Selon encore une autre caractéristique, le moyen de retenue est maintenu en position par rapport au au piston par un anneau. 25 Selon encore une autre caractéristique, la bille du clapet de fermeture est amenée en appui contre le fond par la pression de gonflage afin de permettre le gonflage de la capacité. Selon encore une autre caractéristique, le clapet de 30 fermeture et le piston sont amenés en appui contre le fond afin de permettre un gonflage rapide de la capacité. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans la structure simplifiée de réalisation des roues d'un véhicule apte à intégrer tous les éléments permettant de gérer sa 35 pression de gonflage et de connaître son état du fait de la taille réduite de la vanne de roue proposée. Un autre avantage important 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 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 donnée ci-après à titre indicatif en relation avec un dessin dans lequel : - la figure 1 est une coupe schématique d'une roue de 10 véhicule selon l'invention en relation avec un dispositif de gonflage, - la figure 2 est une coupe d'un mode de réalisation de la vanne de roue dans son état de repos, et - les figures 3a et 3b illustrent deux états différents 15 de la vanne de roue 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 20 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 25 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 être avantageusement complété par un détecteur de pression et de température 15 30 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. 35 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 un piston 22. Ce piston 22 délimite côté couvercle une chambre de pilotage 23 en communication avec le dispositif de commande 7 par l'intermédiaire de la chambre de liaison 18, du joint tournant 9 et du conduit 8 (figure 1) et une chambre d'échappement 24 en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un évent 25 et côté corps une chambre de pression 26 en communication avec la capacité 4 par l'intermédiaire d'un perçage 27 relié au conduit 6 de la jante (figure 1), l'évent 25 étant pratiqué dans le couvercle 21 et le corps 20 et le perçage 27 étant pratiqué dans le corps 20 comme cela est visible sur la figure. Le piston 22 est hermétiquement relié au couvercle 21 par un soufflet métallique 28 fixé d'une part sur le couvercle par une bague 29 et d'autre part sur :e piston 22 par une rondelle 30 fixée sur celui-ci. En combinaison avec la vanne 5, le dispositif de commande 7 assure par l'intermédiaire du conduit 8, du joint tournant 9 et de la chambre de liaison 18 trois niveaux de pression dans la chambre de pilotage 23 de la vanne selon l'invention. Un premier niveau de pression correspond à la pression atmosphérique, un second niveau correspond à la pression de gonflage ou à la pression de mesure ou à la pression de dégonflage lent et un troisième niveau correspond à la pression de dégonflage rapide. Ainsi, la chambre de pilotage 23 est en relation avec le dispositif de commande pneumatique 7 apte à délivrer une pression variable supérieure à la pression maximale ciblée pour la capacité 4 ou une pression très largement supérieure à cette même pression maximale au travers du conduit 8, du joint tournant 9 et de la chambre de liaison 18. Ainsi, le dispositif de fermeture de cette vanne est régi d'une part par la force exercée par ce soufflet métallique 28 qui le relie au couvercle de la vanne et d'autre part par la pression régnant dans la capacité 4, constituant de ce fait une double sécurité pour obturer tout passage d'air tant que la vanne n'est pas soumise à un ordre pneumatique . Le piston 22 comporte un alésage central 37 incorporant un clapet de fermeture 33 et comportant avantageusement une partie tronconique ou hémisphérique externe 34 équipée d'un dispositif d'étanchéité 35 venant en appui sur un siège 36 du couvercle 21 sous l'effet de la traction constante exercée par le soufflet métallique 28 et additionnellement par la pression existante dans la chambre de pression 26. Le clapet 33 dans l'une de ses réalisations possibles se présente sous la forme d'une bille 39 insérée dans l'alésage 37 doté côté chambre de pilotage 23 d'un siège 38 assurant un appui étanche à cette bille 39 et côté corps d'un dispositif à lèvre 40 effaçable par la bille 39 complété par un anneau 41 permettant de guider la bille 39 lorsque celle-ci vient en Io appui sur le plot 42 du corps de vanne. L'ouverture et la hauteur de l'anneau 41 sont prévues de façon à éviter l'échappement de la bille 39. La hauteur de cet anneau 41 est également dimensionnée pour éviter tout contact entre celui-ci et le fond du corps 20 et permettre 15 ainsi la libération de la bille 39 en toute circonstance. Le clapet 33 délimite ainsi deux logements séparés par le dispositif à lèvre 40 effaçable par la bille 39 quand elle se déplace de sa position de repos en appui sur le siège 38 vers sa seconde position en appui sur le plot 42 du corps de 20 vanne. L'alésage central 37 du piston peut être obturé côté couvercle par une plaque 32 reliée à la rondelle 30 par un ressort 31. Cette plaque 32 reçoit la pression délivrée par le dispositif de commande 7 avant qu'elle ne s'exerce sur la 25 bille 39. Dans le cas d'une très forte pression délivrée par le dispositif 7, la plaque 32 subit directement cette forte pression, écrase le ressort 31, et entraîne le piston 22 qui lui-même entraîne la bille 39 vers son le plot 42 du corps 20. Dans le cas d'une faible pression, le ressort 31 est 30 calibré de façon à résister à cette faible pression qui ne provoquera que le déplacement de la bille 39 vers le plot 42 du corps 20, le piston 22 restant dans sa position initiale. Cette figure 2 montre la vanne de roue en position normalement fermée, c'est-à-dire que la capacité 4 (figure 1) 35 a été gonflée et la pression venant de cette capacité 4, 3 bars par exemple, maintient la bille 39 en appui dans l'alésage 37 sur son siège 38 et le piston 22 en appui sur son siège 34 dans le couvercle 21. La figure 3a représente une autre position de la bille 39 correspondante à un gonflage, à une mesure pneumatique de la pression ou à un dégonflage lent de la capacité 4. 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 (figure 1) au niveau de la chambre de pilotage 23 et provoque le décollage de son siège 38 de la bille 39 et son déplacement vers un deuxième logement où elle est en appui sur le plot 42 du corps de vanne 20 après avoir effacé la lèvre 40 et être guidé pour son déplacement final par l'anneau 41. On autorise donc le passage de l'air sous pression du dispositif de commande 7 vers la capacité 4 (figure 1) à travers la chambre de pilotage 23, l'alésage 37, l'anneau 41 puis la chambre de pression 26, le perçage 27 et le conduit 6 de la jante (figure 1) réalisant ainsi le gonflage de la. capacité 4. Si après introduction de cette pression de gonflage, l'alimentation. en air est coupée, la bille 39 reste dans la position représentée sur la figure 3a 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 '_e capteur 16 intégré à l'ensemble électropneumatique 13 (figure 1) ou par le détecteur 15 intégré dans la capacité 4 et en relation avec le récepteur 14 intégré au moyen de commande 11. Par l'intermédiaire du dispositif de fuite 17 (figure 1) permettant une mise à l'air libre, très progressive et maîtrisée, au niveau de l'ensemble électropneumatique 13 (figure 1) de l'ensemble de la liaison entre cet ensemble pneumatique 13 et la capacité 4 (figure 1), un dégonflage lent de la capacité 4 peut aussi être réalisé. Ce dégonflage peut être avantageusement piloté par lecture de la pression à l'aide du capteur 16 (figure 1) intégré à l'ensemble pneumatique 13 ou du détecteur 15 (figure 1) intégré dans la capacité 4 et en relation avec le récepteur 14 du moyen de commande 11 (figure 1). Dans cette configuration, la bille 39 est toujours maintenue dans sa position d'ouverture par la lèvre 40 qui offre 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 la capacité 4 et le bloc électropneumatique. On notera que l'anneau 41 interdit à la bille 39 d'obstruer le passage d'air tout en évitant tout coincement de celle-ci. La figure 3b montre une autre position du piston 22 et de la bille 39 pour assurer un dégonflage rapide de la capacité 4 (figure 1). A cette fin une forte pression, par exemple 2 fois la pression maximale ciblée pour la capacité 4, est introduite par la chambre de liaison 18 (figure 1) au niveau de la chambre de pilotage 23 et provoque le déplacement du piston 22. Ce piston guidé par le soufflet 28 vient alors en appui stable sur le plot 42 du corps 20 de vanne par l'intermédiaire de la bille 39 qu'il comprime sur son siège assurant ainsi une étanchéité totale entre la chambre de liaison 18 (figure 1) sous forte pression et la chambre de pression 26. Le déplacement du piston 22 et le décollement de celui-ci de son siège 36 permet une libre circulation de l'air entre la capacité 4 et la chambre d'échappement 24 par le conduit 6 (figure 1) de la jante, le perçage 27 du corps de vanne 20 et la chambre de pression 26. L'air passe donc de la capacité 4 (figure 1) par le conduit 27 vers la chambre d'échappement 24, en relation avec l'extérieur par l'évent 25, comme l'indique les flèches, provoquant ainsi un dégonflage rapide de cette capacité. Il va de soi que le système englobe toutes les roues du véhicule et qu'une seule roue est représentée pour des raisons de commodité. Selon l'invention donc, on adjoint au pneumatique précédemment décrit un système de régulation permettant de contrôler la pression dans la capacité 4 et de la faire varier automatiquement en fonction d'un certain nombre de critères tels la charge transportée ou l'état du terrain. On comprend qu'une telle possibilité offerte aux utilisateurs soit souhaitée. En effet, la structure d'un véhicule n'est pas sollicitée de la même manière lorsque celui-ci est à pleine charge, à demi charge ou à vide. Il en est de même lorsque ce véhicule roule sur un terrain accidenté, sur du sable, sur une route ou sur une autoroute. Une intervention sur la pression de gonflage permet de réduire ces sollicitations, de les ramener à un niveau compatible avec les critères de sécurité et de mobilité requis et une durée de vie normale du véhicule. Une intervention ciblée sur la pression de gonflage de chacun des pneumatiques d'un véhicule permet même d'optimiser ces conditions de sécurité et de mobilité. D'autre part, il s'avère indispensable de connaître à tout moment l'état des pneumatiques du véhicule en particulier en cas de crevaison ou en cas d'avarie irrémédiable. Cet ensemble permet selon le cas de gonfler ou de dégonfler le pneumatique de la roue 1, ou selon le cas un groupe de pneumatiques, d'assurer une surveillance automatique du ou des pneumatiques par un affichage permanent de la pression et de la température, d'ajuster automatiquement la pression du pneumatique en fonction d'une consigne, de détecter et de localiser une capacité mise à l'air libre, de compenser cette mise à l'air libre, d'isoler du reste du système un pneumatique si celui-ci n'est pas compensable, de délivrer une information de survitesse et de corriger la pression. REVENDICATIONS 1. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) constituée d'un corps (20) fermé par un couvercle (21), délimitant une chambre de pilotage (23) en relation avec une station de gonflage (7), une chambre d'échappement (24) en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un évent (25) et une chambre de pression (26) en communication avec une capacité (4) par l'intermédiaire d'un perçage (27), caractérisée en ce qu'elle comprend un piston (22) mobile sans friction entre le couvercle (21) et le corps (20) et apte à venir en appui étanche contre ceux-ci, ledit :piston (22) étant hermétiquement relié au couvercle et délimitant d'une part avec le corps (20) les chambres de pression (26) et de pilotage (23} et d'autre part avec le couvercle (21) la chambre d'échappement (24), ledit piston comportant des moyens permettant d'assurer une communication entre ces chambres (23, 24, 26). 2. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston (22) est hermétiquement relié au couvercle (21) par un soufflet métallique (28) solidaire du couvercle (21). 3. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le piston (22) est maintenu en appui constant sur un siège (36) du couvercle (21) sous l'effet de traction du soufflet (28) par l'intermédiaire d'un moyen d'étanchéité (35). 4. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le piston (22) comporte un alésage débouchant (37) délimitant un logement recevant un clapet de fermeture (33). 5. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le clapet (33) est constitué par unebille (39) maintenue dans l'alésage (37) sur un siège (38) par un moyen de retenue (40) relié au piston (22). 6. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen de retenue (40) se présente sous la forme d'une lèvre déformable appliquée contre une calotte de la bille (39). 7. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de retenue (40) est relié au piston par un anneau (41). 8. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un clapet d'obturation (32) de l'alésage (37) du piston soumis à l'action d'un ressort de rappel (31). 9. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la bille (39) du clapet de fermeture (33) est amenée en appui contre le fond (20) par la pression de gonflage afin de permettre le gonflage de la capacité (4). 10. Vanne (5) de gonflage, de dégonflage et de mesure de la pression dans une capacité (4) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le clapet de fermeture (33) et le piston (22) sont amenés en appui contre le fond (20) afin de permettre un dégonflage rapide de la capacité (4).