Brevet FR2999266A1 — publié le 20140613

L'invention concerne une valve multifonction principalement destinée à la régulation de la pression dans les pneumatiques de camion en fonction de la charge utile embarquée et de l'état de la route. Le brevet publié sous le numéro FR-2957302 décrit une double valve dont une première valve permet le gonflage du pneumatique à une pression d'air sensiblement égale à la pression d'une source de pression contrôlée, par un dispositif de contrôle automatique géré électroniquement connu, et dont une deuxième valve permet l'évacuation notamment de toute surpression consécutive aux conditions de roulement du camion. Dans une première version du brevet cité le contrôle de pression se fait par réglage mécanique manuel par rapport à la pression atmosphérique, à partir de la double valve, mais ne peut être adapté à l'état de la route en cours de roulement. Dans une deuxième version du brevet la pression de référence n'est plus la pression atmosphérique mais la pression délivrée par la source de pression contrôlée elle-même et la deuxième valve doit adapter ses conditions d'ouverture en cas de surpression par rapport à la pression nominale demandée à un moment donné ; il est ainsi possible de modifier la pression nominale en cours de roulement ; ce dernier dispositif ne permet pas en cas de chute brutale de la pression nominale due par exemple à une avarie du tuyau d'alimentation en air de conserver dans le pneumatique une pression suffisante pour pouvoir rouler sans détériorer le pneumatique ; les développements effectués montrent en outre qu'il est difficile de fiabiliser le fonctionnement de la deuxième valve dans la deuxième version à cause du niveau important de sensibilité exigé pour la détection des surpressions dans les pneumatiques. Par ailleurs on connaît le principe des valves commandées pneumatiquement comportant un vérin, comportant une tige de vérin, dont l'extrémité de la tige de vérin est susceptible de pousser une bille obturant le passage servant à l'alimentation ou à la vidange d'une zone pressurisée à partir d'un circuit d'alimentation en air; cette bille étant maintenue initialement en position de fermeture, par un ressort, et qui passe en position d'ouverture lorsque la dite bille est repoussée par l'extrémité de la tige du vérin, si le vérin est soumis à une pression d'air suffisante pour comprimer le ressort, afin de permettre l'échange d'air entre la zone pressurisée et le circuit d'alimentation en air. L'objet de la présente invention concerne un dispositif destiné à garantir dans un pneumatique, constitué notamment d'une zone pressurisée, une pression égale à une pression nominale prédéterminée adaptée aux conditions de roulement tout en empêchant notamment le dégonflage intempestif du pneumatique en cas de chute anormale de la pression nominale dans le circuit d'alimentation en air de gonflage. La fig.1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention en fonctionnement normal lorsque le camion est en roulement. La fig.2 représente le dispositif schématique de la fig.1 empêchant le 10 dégonflage du pneumatique lorsque la pression nominale chute anormalement. La fig.3A représente une coupe axiale d'une version préférée du dispositif selon l'invention lorsque l'alimentation en air ayant chuté le dégonflage du pneumatique est bloqué. 15 La fig.3B représente une coupe axiale d'une version préférée du dispositif selon l'invention lorsque l'alimentation en air est à la pression nominale et régule le gonflage du pneumatique. La fig.4A représente une autre version de l'invention en fonctionnement normal. 20 La fig.4B représente la version selon la fig.38A lorsque de l'air s'échappe à faible débit du pneumatique. La fig.4C représente la version selon les fig.4A et fig.4B empêchant le dégonflage du pneumatique lorsque la pression nominale chute anormalement. 25 Le dispositif objet de l'invention est constitué principalement d'un vérin pneumatique 1 fig.1 comportant un piston 2 séparant deux compartiments, dont un premier compartiment 3 est à la pression nominale de gonflage du pneumatique et dont le deuxième compartiment 4 est à la pression atmosphérique. Le vérin pneumatique 1 comporte une tige de vérin 5 dont une 30 première extrémité 6 est fixée au piston 2 du côté qui est à la pression atmosphérique et dont l'autre extrémité 7 est libre ; l'extrémité libre 7 de la tige de vérin 5 pénètre dans une zone pressurisée 8 à la pression nominale, communiquant d'une part avec le circuit d'alimentation en air 9 et d'autre part communiquant avec la zone pressurisée pneumatique 10 par un orifice 11 susceptible d'être fermé par un dispositif de fermeture constitué par exemple d'un tronc de cône d'appui 12 d'une bille 13 maintenue en place par un ressort 14. Pour faciliter la compréhension, nous baserons la description qui suit sur le cas d'une obturation de la zone pressurisée du pneumatique 10 par la bille 13 venant s'appliquer sur un tronc de cône d'appui 12. Selon la présente invention, la bille 13 est en contact permanent avec l'extrémité libre 7 de la io tige de vérin 5 du côté opposé à la zone d'appui du ressort 14 sur la bille 13; l'extrémité libre 7 de la tige de vérin 5 repousse la bille 13, sous l'action du piston 2 soumis à la pression nominale du premier compartiment 3 et dont la surface est suffisante pour permettre la compression du ressort 14 dès que la pression est supérieure à une valeur de la pression nominale minimale 15 prédéterminée, permettant une mise en communication permanente de la zone pressurisée du pneumatique 10 avec le circuit d'alimentation en air 9 à la pression nominale. Si la pression nominale varie en restant supérieure à la pression nominale minimale prédéterminée, la pression dans le pneumatique s'adapte immédiatement car la pression exercée par le vérin pneumatique 1, 20 qui est proportionnelle à la pression nominale, reste suffisante pour comprimer le ressort 14 et laisser la zone pressurisée du pneumatique 10 communiquer librement avec le circuit d'alimentation en air 9. Si la pression dans la zone pressurisée du pneumatique 10 devient supérieure à la pression nominale, la pression augmente à son tour dans le circuit d'alimentation en air 9 , ce qui 25 déclenche immédiatement une séquence de correction consistant au dégonflage du pneumatique jusqu'au retour de la pression nominale initiale déclenchant éventuellement une alerte si la surpression ne peut être résorbée par le dispositif prévu à cet effet. Si le circuit d'alimentation en air 9 fig.2 est, par exemple, mis accidentellement à l'air libre, ou que la pression 30 d'alimentation devient inférieure à la pression nominale minimale, la poussée exercée par le piston 2 sur la tige de vérin 5 devient insuffisante pour retenir la bille 13 , repoussée sur le tronc de cône d'appui 12 par le ressort14 , qui repousse la tige de vérin 5 et donc le piston 2 ; la zone pressurisée du pneumatique 10 ne communique plus avec le circuit de distribution en air 9, ce qui empêche le dégonflage intempestif du pneumatique en dessous de la pression nominale minimale. Dans une version préférée de l'invention, le vérin est constitué d'un corps de vérin 15 fig.3A et fig.3B cylindrique de préférence de révolution de préférence métallique non susceptible d'être corrodé par oxydation tel que le laiton comportant une première et une deuxième extrémité 16 et 17. Un premier logement 18 cylindrique de révolution débouche à la première extrémité 16 du corps de vérin 15 et un deuxième logement 19 cylindrique de révolution débouche à la deuxième extrémité 17. Ces deux logements 18 et19 sont séparés par une paroi de séparation 20 percée par un trou cylindrique 21 de révolution coaxial au premier logement 18 et d'un diamètre notablement inférieur ; un piston 22 coulisse dans le premier logement 18 séparant le premier logement 18 en deux compartiments 23 et 24: un premier compartiment 23 situé du côté de la première extrémité 16 et un deuxième compartiment 24 situé du côté de la paroi de séparation 20 ; le premier compartiment 23 communique avec le circuit d'alimentation en air 25 à la pression nominale et le deuxième compartiment 24 communique avec l'atmosphère par des orifices de ventilation 26 ; un premier moyen d'étanchéité 27 solidaire du piston 22 rend étanche entre eux le premier et le deuxième compartiment 23 et 24. Le piston 22 comporte une tige de piston 28 , fixée au piston 22 du côté du deuxième compartiment 24 par une troisième extrémité 29 et qui traverse la paroi de séparation 20 par le trou cylindrique 21 et débouche dans le deuxième logement19 ; l'étanchéité entre le deuxième compartiment 24 et le deuxième logement 19 est réalisée par un deuxième moyen d'étanchéité 30 solidaire de la paroi de séparation 20; les premier et deuxième moyen d'étanchéité 27 et30 sont par exemple des joints toriques ou tout autre dispositif équivalent. Le deuxième logement communique d'une part avec le circuit d'alimentation en air 25 à la pression nominale et d'autre part avec la zone pressurisée du pneumatique 31 par l'intermédiaire d'un dispositif de fermeture 32 susceptible d'être ouvert ou fermé par le déplacement de la quatrième extrémité 33 de la tige de vérin 28 sous l'action du piston 22. Dans une version préférée de l'invention le dispositif de fermeture 32 est constitué de la bille 33 susceptible de s'appliquer sur le tronc de cône d'appui 34, sous l'action du ressort de fermeture 35 situé dans la zone pressurisée du pneumatique 31 Fig.3A, et de s'en écarter sous l'action de la poussée de la quatrième extrémité 38 fig.3B de la tige de vérin 28. L'alimentation en air à la pression nominale du premier compartiment 23 du vérin et du deuxième logement 19 peut se faire par des conduites indépendantes 9 fig.1; dans une version préférée de l'invention le premier compartiment 23 fig.3B et le deuxième logement 19 communiquent directement par un conduit de liaison 36 les reliant entre eux depuis le premier compartiment 23 en passant à travers le piston 22 et dans la tige de vérin 28 pour déboucher dans le deuxième logement 19 sur la paroi latérale de la tige de vérin 28 par des orifices de transfert 37. De préférence la tige de vérin 28 est d'un diamètre optimisé pour permettre un débit d'air suffisant tout en laissant au piston 22 une surface suffisante pour exercer une pression convenable de la quatrième extrémité 38 de la tige de vérin 28 sur la bille 33; la quatrième extrémité 38 de la tige de vérin 28 se termine de préférence par une pointe sensiblement conique de révolution pour pouvoir passer à travers le tronc de cône d'appui 34 sans entraver notablement le passage d'air de gonflage et de dégonflage. Dans un perfectionnement de l'invention afin de compenser les efforts de frottement du piston 22 et de la tige de piston 28 au niveau des premier et deuxième dispositifs d'étanchéité 27 et 30, il est possible d'insérer un ressort spiral dans le deuxième compartiment 24 enfilé sur la tige de piston 28 et qui compense en se détendant les efforts de frottement lorsque par exemple la pression chute dans le circuit d'alimentation en air 25 et que le ressort 35 fig.3A et fig.3B repousse la bille. Dans une deuxième version de l'invention le dispositif objet de l'invention, est une « valve à bille libre » 40 fig.4A qui n'utilise pas les moyens mécaniques de fermeture et d'ouverture du dispositif de fermeture de la zone pressurisée du pneumatique décrits dans la fig.3A . Le dispositif de fermeture est constitué d'une bille libre 41 fig.4C venant s'appuyer par exemple sur un cône d'appui 49 grâce à un cône de guidage 42 pour fermer le circuit d'alimentation en air 43 à la pression nominale et de s'en éloigner pour l'ouvrir. La bille libre 41 fig.4A peut évoluer librement dans un volume de débattement 44 de forme de préférence cylindrique de révolution délimité latéralement par des génératrices servant de guide 50 pour la bille libre 41; les extrémités du volume de débattement sont constituées d'une part par une cinquième extrémité 45 comportant le dispositif de fermeture placé de préférence coaxialement avec le volume de débattement 44 et d'autre part par une sixième extrémité 46 constituant une buttée empêchant la bille libre 41 de s'échapper en dehors du volume de débattement 44. Lorsque la pression du circuit d'alimentation est supérieure à la pression dans la zone pressurisée du pneumatique 47 fig.4A la bille libre 41 est repoussée ouvrant le dispositif de fermeture pour le gonflage s'il n'est pas déjà ouvert par la position de la bille à ce moment là; lorsque la pression nominale du circuit d'alimentation en air 43 devient inférieure à la pression dans le circuit pressurisé du pneumatique 47 le flux d'air qui s'échappe sous pression de ce dernier pousse la bille libre 41 fig.4C vers le cône de guidage 42 de la bille libre 41 par le biais des guides 50. Dans une version préférée de l'invention, la valve à bille libre 40 fig.4A est placée dans une position sensiblement radiale par rapport à la roue du camion de manière que la cinquième extrémité 45 soit tournée vers l'axe de la roue et la sixième extrémité 46 vers sa périphérie. Lorsque le camion roule et que la roue tourne, la bille libre 41 est soumise à la force centrifuge, qui peut atteindre de l'ordre de quatre fois son propre poids notamment en fonction de la vitesse du camion, et elle vient alors en appui sur la sixième extrémité 46 libérant totalement le passage d'air entre la zone pressurisée du pneumatique 47 et la circuit d'alimentation en air 43 à la pression nominale ; le flux d'air s'échappant de la zone pressurisée du pneumatique 47 en cas de surpression doit être insuffisant, compte tenu de la densité du matériau constituant la bille et de la force centrifuge, pour entraîner la bille libre 41 vers la cinquième extrémité 45 afin d'isoler la zone pressurisée du pneumatique 47. Ce matériau doit être choisi de préférence en fonction de la forme du volume de débattement 44 de manière que la différence de pression entre la zone pressurisée du pneumatique 47 et le circuit d'alimentation en air 43 entraînant la fermeture du dispositif de fermeture de la cinquième extrémité 45 soit par exemple de l'ordre de 0,2 bars. Pour augmenter la fiabilité du dispositif, il est souhaitable que lorsque la bille libre 41 fig.48 n'est soumise qu'aux seules forces de gravité, elle ne puisse venir s'appliquer sur le tronc de cône 42 du dispositif de fermeture alors que les forces de gravité l'y entraînent ; dans ces conditions il suffit qu'un ressort de retenue 48 convenablement taré empêche la bille libre 41 de s'appliquer sur le cône d'appui 49; jusqu'à ce que d'autres forces l'y appliquent en ayant comprimé le ressort de retenue 48 fig.4A fig.4C , notamment si un flux d'air important, provenant de la zone pressurisée du pneumatique 47 appliquent la bille 41 sur son cône d'appui 49 pour bloquer le dégonflage de la zone pressurisée du pneumatique, lorsque la pression nominale d'alimentation en air chute de manière importante et brutale suite à une avarie sur le circuit d'alimentation en air 43. Dans une variante de l'invention le cône d'appui 49 est remplacé par un joint torique et le ressort de retenue 48 est remplacé par des ergots situés sur le joint torique qui s'escamotent dès que la pression sur la bille libre 41 est suffisante pour permettre au joint torique de remplir sa fonction. 15 20 25 REVENDICATIONS1- Dispositif mettant en communication une zone pressurisée (10) (31) (47) d'un pneumatique équipant un véhicule, et un circuit d'alimentation en air de gonflage (9) (25) (43), destiné à maintenir la pression en air de la zone pressurisée (10) (31) (47) égale à une pression nominale prédéterminée adaptée aux conditions de roulement du véhicule, qui sont susceptibles d'engendrer dans la zone pressurisée (10) (31) (47) des surpressions qui doivent être évacuées, tout en empêchant notamment le dégonflage intempestif du pneumatique en cas de chute 10 anormale de la pression nominale dans le circuit d'alimentation en air de gonflage (9) (25) (43), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fermeture et d'ouverture (11) (32) (49) de la communication entre le circuit d'alimentation en air de gonflage (9) (25) (43) et la zone pressurisée (10) (31) (47), activés par des moyens mécaniques et ou 15 pneumatiques (1) ou des moyens (41) (48) (49) qui sont activés lorsqu'ils sont soumis à des forces gravitationnelles et ou à des pressions différentielles entre la zone pressurisée (47) et le circuit d'alimentation en air (43). 2- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué 20 principalement d'un vérin pneumatique (1) comportant un piston (2) (22) séparant deux compartiments, dont un premier compartiment (3) (23) est à la pression nominale de gonflage en air de gonflage et dont le deuxième compartiment (4) (24) est à la pression atmosphérique, le vérin pneumatique (1) comportant une tige de vérin (5) (28) dont une 25 première extrémité (6) est fixée au piston (2) du côté qui est à la pression atmosphérique et dont l'autre extrémité (7) est libre, l'extrémité libre (7) de la tige de vérin (5) pénétrant dans une zone pressurisée (8) (19) à la pression nominale, communiquant d'une part avec le circuit d'alimentation en air (9) (25) et d'autre part 30 communiquant avec la zone pressurisée pneumatique (10) (31) par un orifice (11) constituant un moyen d'ouverture et de fermeture susceptible d'être fermé par exemple par une bille (13) venant s'appuyer sur un tronc de cône d'appui (12) ou tout autre joint équivalent sous l'action un ressort (14). 3- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la bille (13) est en contact permanent avec l'extrémité libre (7) de la tige de vérin (5) du côté opposé à la zone d'appui du ressort (14) sur la bille (13), l'extrémité libre (7) repoussant la bille (13), sous l'action du piston (2) soumis à la pression nominale du premier compartiment (3), permettant une mise en communication permanente de la zone pressurisée du pneumatique (10) avec le circuit d'alimentation en air (9) à la pression nominale, la bille (13) repoussant l'extrémité libre (7) lorsque le circuit d'alimentation en air de gonflage (9) chute fortement en pression et que la pression chute dans le compartiment (3) du vérin pneumatique (1). 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendication 2 et 3 caractérisé en ce que le vérin pneumatique équipé d'un piston (22) est constitué d'un corps de vérin (15) comportant une première et une deuxième extrémité (16) et (17), un premier logement (18) débouchant à la première extrémité (16) du corps de vérin (15) et un deuxième logement (19) débouchant à la deuxième extrémité (17), ces deux logements (18) et (19) étant séparés par une paroi de séparation (20) percée par un trou cylindrique (21), le premier compartiment (23) communiquant avec le circuit d'alimentation en air (25) et le deuxième compartiment (24) communiquant avec l'atmosphère par des orifices de ventilation (26), le piston (22) comportant une tige de vérin (28) qui traverse la paroi de séparation (20), le deuxième logement (19) communiquant d'une part avec le circuit d'alimentation en air (25) et d'autre part avec la zone pressurisée du pneumatique (31) par l'intermédiaire du dispositif de fermeture (32) susceptible d'être ouvert ou fermé par le déplacement de la quatrième extrémité (33) libre de la tige de vérin (28). 5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier compartiment (23) et le deuxième logement (19) communiquent directement par un conduit de liaison (36) les reliant entre eux depuis le premier compartiment (23) en passant à travers le piston (22) et dans la tige de vérin (28) pour déboucher dans le deuxième logement (19) sur la paroi latérale de la tige de vérin (28) par des orifices de transfert (37). 6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fermeture est constitué d'une bille libre (41), venant s'appuyer sur un cône d'appui (49) grâce à un cône de guidage (42), pour fermer le circuitd'alimentation en air (43) et de s'en éloigner pour l'ouvrir, la bille libre (41) pouvant évoluer librement dans un volume de débattement (44) dont les parois latérales servent de guide à la bille libre (41), les extrémités du volume de débattement étant constituées d'une part par une cinquième extrémité (45) comportant le dispositif de fermeture et d'autre part par une sixième extrémité (46) constituant une butée empêchant la bille libre (41) de s'échapper en dehors du volume de débattement (44). 7- Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que les mouvements de la bille libre (41) permettant l'obturation sont soumis à la force gravitationnelle et ou à la force centrifuge lors du roulement et de l'arrêt du véhicule, ainsi qu'aux flux d'air résultant des variations de pression, d'une part pour maintenir la communication libre entre le circuit d'alimentation en air (43) lors du gonflage et de l'évacuation des surpressions provenant de la zone pressurisée du pneumatique (47) lorsque le pneumatique s'échauffe, d'autre part pour interrompre la communication entre le circuit d'alimentation en air (43) et la zone pressurisée du pneumatique (47) et le circuit d'alimentation en air (43) lorsque la pression chute brutalement dans ce dernier. 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7 caractérisé en ce qu'un ressort de retenue (48) convenablement taré empêche la bille libre (41) de s'appliquer sur le cône d'appui (49) jusqu'à ce que d'autres forces l'y appliquent en ayant comprimé le ressort de retenue (48), dans le cas notamment d'un flux d'air important, provenant de la zone pressurisée du pneumatique (47). 9- Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que le cône d'appui (49) est remplacé par un joint torique et le ressort de retenue (48) est remplacé par des ergots situés sur le joint torique.30