CA1064416A - Dispositif de securite pour l'aeration d'un reservoir de carburant - Google Patents

Abstract

D E D I V U L G A T I 0 N "Dispositif de sécurité pour l'aération d'un réservoir de carburant." L'invention concerne un dispositif de sécurité pour l'aération d'un réservoir de carburant, notamment pour véhicule automobile. Ce dispositif est constitué par une membrane en un élastomère naturel ou artificiel résistant aux hydrocarbures, percée de fentes, maintenue entre les rebords de deux éléments cylindriques, concentriques, constituant un corps de clapet, un jeu étant prévu entre la membrane et les rebords qui l'encadrent de façon à éviter que ces derniers soient la source de contraintes dans ladite membrane, ce qui entraînerait la déformation des fentes et modifierait de façon imprévisible le débit gazeux qui les traverse. Il est utilisable pour les réservoirs d'essence.

Description

- ~ ~0644~6.

La présente invention a tralt ~ un dl~posltlf de sécurit~ pour l~aération d~un réservolr de carburant, notam-~ent pour véhicule~ automoblles.
On ~onna~t le probl~me po~ par l'aération d'un ré-~ervoir de carburant. On dolt en effet permettre un échangegazeux entre ce dernier et l'atmo~phère d~ns le~ deux ~en~
autorl~ant alnsl la bai~e de nlveau du carburant dan- le ré-servolr au fur ot à mesure de ~a ¢onsommation, ou blen une certaine dllatation du volume de carburant sou~ etion d'un-augmentation de ~a température, ~an~ pour autant provoquer de ~urpression ou de dépre6~ion nui~ible dans l'enceinte.
Par ailleurs, ces données doivent etre compatible~avec les nouvelle~ normes de s~curité~ qui impllquent une `' fuite llmitéo dc earburant hor~ du ré~ervoir lors d'un retour-ne~ent du ~éhlcule et entratnent par con~équent de plu~ en plu~ fréquemment l'emplol d'un bouehon de ré~ervolr étanche.
La pré~ente invention décrlt un dl~po~ltlf dlsposé
~ur une dérlvatlon montéc sur la plpe de rempllssage du ré~er-voir, essentlellement constitué d'une membrane en un élastomè-2a re naturel ou artlficlel r~Ql~tant aux hydrocarbures, percéede fentes, malntenue entre les rebords de deux éléments cy-lindriques, concentriques, constituant un corps de clapet, un ~eu étant prévu entre la me~brane et les rebords qui i'enca-d~ent de façon ~ ~viter que ces dernier~ soient la source de contrainte~ dans ladite membrane~ ce qul entrainerait la dé-formation des fentes et modifierait de façon imprévisiblele d~bit ga~eux qui les traverse.
Cependant, le dispositif ci-dessus déter~ine pour une ~urpression ou une d~pression ~ l'lntérieur du r~servolr de valeur donn~e, un flux ga~eux ldentique, mais de sens con-traire, ~u traver~ des fentes de ln ~embrane.
, ~h Or, on a constat~ que~ dans le cas extrê~e où le r~ser-voir se vide compl~tement~ la pompe à essence continue de fonctionner pendant un temp~ détermln~ correspondant ~ la mise ~ sec de la cuve du carburateur. ~u cours de cette période ladite pompe débite un volume d'air par unité de temps bien supérieur au volume d'essence normalement prélevé.
De ce fait~ une dépression relativement importante se cr~e dans le réservolr~ pulsque les ~entes de la membrane sont adaptées ~ un échange gazeux correspondant ~ la balsse nor-male du niveau du carburant qul~ comme on vlent de le volr,se produit selon un debit bien plus faible. Cette dépres-sion imprévue peut entra~ner la détérioration du réser~oir.
Par ailleurs~ il n'est pas souhaltable d'augmenter le débit autorlsé au travers de la membrane en allongeant ces ~` lS fentes~ car cecl entra~neralt également une per~ablllté
accrue vls-~-vls du carburant~ en cas de retournement du véhlcule.
Un dlsposltlf perfectionné palllant les lncon~énients ci-dessus constltue une preml~re variante de l'invention et ~vite une dépre~slon excessive dans le réservoir tout en autorisant de facon d~symétrlque un flux gazeux impor-tant dirigé de l'extérieur ver~ l'intérieur du réservoir~ ~qui-valent ou supérieur au débit de la pompe ~ essence aspi-rant de l'air~ tout en conservant, cependant, un flux liml-té dans le sens contraire, compatible avec les normes de s~curité en vigueur.
L~ résultat est obtenu par le fait que les rebords des ~léments constituant des but~es pour la ~embrane ne déter-~inent pas des ouvertures centrales de dia~ètre égal.
Au contraire~ l'ouverture du c8t~ du r~servoir est sen-sible~ent d'un plus grand dia~tre que celle du côt~ oppo-s~.

Ainsi, en cas de surpression interne au réser~oir~
la membrane prend appui sur le rebord de petit dlamètre;
Seule la partie centrale de la fente qui demeure libre est opérationnelle. Le débit de fluide, hors du réservoir, est donc déterminé par le dia~ètre d'ouverture du rebord et peut être aussi faible que les normes l'imposent.
En cas de d~pression interne de valeur importante, com~e envisagé précédemment lorsque la pompe ~ essence aspi-re de l'air~ la membrane se plaque alors sur l'ouverture du rebord de grand diamètre; la fente est tout entière opéra-tionnelle, et autorise un débit considérablement plus élevé~
; évitant toute dépression nuisible dans le r~servoir. Les diamètres des ouvertures des deux rebords considérés sont calculés selon le rapport des débits à prévoir dans les deux " .
sens.
Selon une seconde variante de l'invéntion, on dispose a l'intérieur du corp~ de clapet~ à proximité de la membrane~
pourvue d'une ou de plusieurs fentes~ une but~e sur laquelle ' elle prend appui lorsque le r~ser~oir est en surpression~
- 20 ce qui a pour effet de neutraliser une portion des fentes et donc de limiter le débit gazeux au travers de la membrane une valeur pr~déterminée.
La pr~sente invention sera décrite ~ titre d'exe~ple non limitatif au regard des figures 1 ~ 18 ci-~ointes~ qui représentent respectlvement :
- la figure 1 : une coupe longitudinale d'un r~servoir ; muni du dispositif;
- la figure 2 : une coupe longitudinale du dispositif de f~curit~, - la figurs 3 : une vue de face de la ~e~brane faisant partie du disposltif ~

`" 1064416 , .
- la figure 4 s une coupe longitudinale du dispositif lorsque la membrane est en po~itions extrême6~
- la figure 5 : une coupe longltudinale d'une ~arlante - de l'in~ention, , 5 - la figure 6 : une coupe longitudinale d'une vue d'en--~ semble d'un réservoir muni de cette ~ariante~
- les figures 7 et 8 : une coupe longitudinale du dis-positif et une vue de face du dispositi~
- les figures 9 et 10 : des vues analogues d'une ~arlan-te de l'invention, :~; - les flgure~ 11 et 12 : une vue respecti~ement en coupe longitudinale et vue de face d'un premier dispositif avec un support de membrane constitu~ par une grille~
- les figures 13 et 14 s des vues analogues, le ~upport étant un appui en crolx, - les figures 15 et 16 : des vues analogues~ le support ~tant une clo~on concave percée, - les flgures 17 et 18 : de~ vues analogues~ le support étant une cloison convexe percée.
Le réser~oir dc la figure 1 est rempli de carburant ~usqu'au n1veau 2, par l'intermédiaire d'une pipe 3 dont l'extr~mit~ supérieure est obturée par un bouchon étanche 4.
Une déri~ation S comporte ~ sa partie libre le clapet selon l'invent~on 6~ mieux visible en détail aux figures 2 et 3.
On voit qu'il est essentiellement constitué d'une me~-brane 7 qui est maintenue entre deux ~léments cyllndriques : et conc~ntriques 8 et 9 constituant le corps du clapet.
;~ La membrane 7 est obtenue ~ partir d'un élastomère na-turel ou synthétlque résistant ~ l'essence; ~on épaisseur est tell~ qu'elle lui conserve une certaine souplesse tout . en lui attribuant une tenue suffisante co~patible avec sa fonction décrite ultérieurement. On obtient ce ré~ultat en :

` 1064416 utillsant une ~embrane dont l'épaisseur est de l'ordre de 5/10 de mm.
Les éléments 8 - 9 du corps de clapet sont pr~féren-tiellement obtenus par ~oul~ge d'une mati~re synth~tique du S type polypropylène. Le clapet possède un encombre~ent réduit~
puisque son diamètre extérieur et sa longueur ~ont tous deux de l'ordre de 14 mm.
Les extrémités des él~ments 8 - 9 proches de la membrane 7 sont recourbées constituant ainsi des butées ~ ladite membrane. Il e~t ~ remarquer que cette dernière est montée dans le clapet ~vec un ~eu axlal de fonctionnement de 5 ~
10/10 de mm~ ainsi qu'un ~eu radial plu~ rédult, voisin de 3 ~ 4/10 de mm.
Ceci a pour but d'éliminer le~ contralntes de montage dans la membrane dues aux d~formations locales de ses bords consécutives à lsur serrage entre les él~ments 8 - 9.
; La figure 3 indique que la membrane 7 possède un cer-taln no~bre de fentes ~ bords ~ointlfs~ susceptiblcs de ~'ouvrir sous l'influence d'une surpre~sion s'exerçant sur l'une de ses faces. Cette repr~entation n'est pas limita-tive ~ais a été choisie de préférence ~ d'autres qui donnent de ~oins bons résultats.
Elle comporte une première fente 10, passant par le ~, .
"I centre de la membrane et deux fentes 11~ situées sur un dia~tre perpendiculaire ~ celui qui supporte la fente 10~
disposées de part et d'autre de cette derni~re ~ une distance de l'ordre d'un milli~ètre. La longueur de ces fentes est sdaptée au d~bit de gaz qui doit transiter à travers la membrane (~oisin de 35 l/h); dans l'exe~ple de la f$gure 3 ~lle est pr~férentielle~en~ de 2,5 mm.
Du falt ~e l'absence de contrainte dans la membrane 7 et de sa liberté consécutive au ~eu axial de fonctlonne~ent~

- évoqué précédemment~ les fentes 10 - 11 conservent en per-manence la m8me section de passage et donc des caractéristi-ques de perméabilité constantes par rapport ~ ce qui a ~t~
déterminé initialement. Il n'en serait pas de même si le5 S extrémités de ia membrane étaient serrées entre les extré-mltés des ~léments 8 - 9 constituant le corps du clapet~
ce qui entraInerait une déformation de la membrane et un agrandissement imprévisible de la surface des fentes. On ne pourrait donc ni prévolr~ nl contr~ler les debits d'é-changes gazeux nécessaires au bon fonctionnement du réser-voir au travers de ce~ dernières.
D'autre part, une sécurité supplé~entaire résulte du présent montage; en cas de brusque surpression ou dépression, la membrane peut s'échapper de son si~ge à la suite d'une défor~ation adéquate, comme cela est visible à la figure 4.
; Cette disposition évite la détérioration du réservoir.
Enfin~ compte tenu des caractéristiques mécaniques de la membrane~ lor~ du retournement du véhicule~ la simple pres~ion du c~rburant n'est pas suffisante pour ~carter con-sldérablement les bords des fentes de la membrane, si blenque seul un falble écoulement de liquide (de l'ordre de c~3/h) est possible.
Une variante du dlspositlf précédent déslgnée dans son ensemble par le repère 12 est décrlte aux figures 5 et 6 et se trouve comme précédemment disposée à l'extrémité li-bre d'une dérivation 5. Elle est également peu encombrante, puisque sa longueur est de l'ordre de 20 mm.

~ Elle se compose essentiellement d'un corps de clapet 13 : ' ' .
en matière synthétique du type polypropyl~ne~ dont la partie dirlg~e vers l'extérleur devient conique et peut servir de siège ~ une bille 14 en acier inox; cette dern~ère peut se déplacer dans le corps de clapet 14 sous la poussée d'un 10644~6 flotteur 15 de section circulaire, qui peut être plein~ en un matériau tel que le liège~ ou creux et en polypropylène.
Le déplacement des pièces mobiles, dont le diamètre est de l'ordre de 6 m~, est facilité par la présence t'un l-éger ~eu S a~ec le corps du clapet~ ~oisin de 5/10 de ~m. Une goupille 16 disposée en travers de l'ouverture précédente limite le déplacement du flotteur 15.
Comme on le volt ~ la figure 6~ le dispositif fixé
dans la dérivation S est vertical si bien qu'en fonctionne-~ent normal~ le flotteur 15 repose sur la goupille 16 et la bille ~4 n'est pas plaquée sur la partie conique du corps 13;
dans ces conditions un échange gazeux peut s'effectuer li-brement entre l'atmosphère et le réservoir, par le ~eu lais-sé entre les éléments mobiles et le corps du clapet 13.
; 15 En cas de renversement du réservoir~ la poussée de la colonne de liquide dans la dérivation S pousse le flotteur et entra~ne la bille 14 sur son slège. Dans ces conditions, seul un ~coulement minimum de carburant est pos~ible~ com-patible avec les normos de s~curlt~.
Les deux dispositif~ décrlts préc~demment peuvent d'autre part compte tenu de leur faible encombrement~ atre dispos~s dans le bouchon lui-meme, qui comporte alors une mise à l'air libre en aval desdits dispositifs. La présence ; des d~rivations 5 n'est alors plus nécessaire.
- 25 Le clapet~ selon l~ première variante représent~ ~ la figure 7~ est constitu~ d'une membrane 20 qui est disposée entre deux ~lé-ents cylindriques concentrlques 21 et 22 constituant le corps du clapet. Celui-ci est positionn~
dans la d~riYation de la pipe du réservoir de telle façon que la face de la me~brane 20~ située ~ gauche de la figure~
oit soumise ~ la pression ~nterne du réservoir tandis que sa face situ~e ~ droite est 80um~ ~e ~ la pression at~osph~-rique.

r -; Comme selon le dispositif précédent~ la membrane 20 est en un ~lastomère résistant ~ l'essence~ dont l'épais-seur est de l'ordre de 5/10 de mm. De la même façon les élé-ments 21-22 du corps de clapet sont obtenus pr~f~rentielle-ment par moulage d'une matière synth~tique du type polypro-pyl~ne.
Une caractéristique essentielle de la présente inven-tlon réslde dans le fait que les rebords 23-24 des éléments 21-22 constituant des butées pour la membrane 20 ne déter-1~ minent pa~ des ouvertures centrales de dlamètre égal.
On remarque ainsi que l'ouverture, c~té réservoir (~
gauche de la figure) est sensiblement d'un plus grand diamè-tre que celle du c8t~ opposé.
Une autre caractéristique du présent perfectionnement tlent au fait que les échanges gazeux de part et d'autre de la membrane se font au travers d'au moins une fente de pré-f~rence diam~trale 25 dont la longueur correspond ~ celle de l'ouverture du rebord 23.
Comme dans le premler dispositif d~crit~ la membrane 20 est montée entre les rebords 23 et 24 avec un ~eu de fonc-tionnement~ tant radial qu'axial, de l'ordre de quelques dixièmes de ~illimètres.
Le fonctionnement du clapet ci-dessus est le suivant:
- En cas de surpression interne au ré~ervoir, la me~-- 25 brane 20 prend appui sur le rebord 24 (position A). Seule la part~e centrale de la fente 25 qui demeure libre est opérationnelle. Le débit de fluide, hors du r~servoir~ est ` donc détermin~ par le diamètre d'ouYerture du rebord 24 et peut être aussi faible que les normes l'imposent.
3Q - En cas de d~pression lnterne de valeur importante~
- comme envisagé pr~cédemment lorsque la pompe ~ essence aspire de l'air, la membrane 20 se plaque alors sur l'ou-10644~6 ~- verture du rebord 23 (position B)~ de grand dlamètre; la fente 25 est tout enti~re opérationnelle~ et autorise un débit consldérablement plus élev~ évitant toute dépres-sion nuisible dans le réservoir. Les diamètres des ouver-tures des reborqs 23-24 sont calculés selon le rapport des débits à prévoir dans les deux sens.
La variante illustrée aux figures 9 et ~0 est une adaptation au syst~e ci-dessus de la membrane 7 ~ 3 fen-te~ du dispositi~ de la figure 3.
On retrouve les deux ~léments cylindriques concentri-ques 21 et 22 de la figure 7 constituant le corps du cla-pet~ disposés de la même façon que précédemment dans la dérivation de la pipe du réservoir et obtenus préféren-tiellement par moulage de polypropylène.
PareLllement~ les rebords 23' et 24~ respectivement des éléments 21 - 22, déterminent des ouvertures 30 - 31 de diamètre dlfférent, plus grand du c8té du réservoir ~ gau-che de la flgure 9) que du c~té opposé.
Comme d~ns le dispositif de la flgure 1~ la membrane 7 en élastomère résistant ~ l'essence, pourvue des fentes 10 et 11, est mont~e avec un léger ~eu de fonctionnement entre les rebords 23' et 24.
La caracteristique essentielle de la présente *a~ian-t~- r~side dans le fait qu'un crantage 32 est r~alisé à la périph~rie libre du rebord 23'. Le diamètre ~ fond de cran 33 ~tant supérieur ~ celui de la membrane 7~ il subsiste donc un ~eu radial 34 entre cette derni~re et certaines zones du rebord 23'.
Le fonctionnement du clapet ci-des~us s'effectue en-tre les deux pos~tlons extrêmes A et B de la figure 9.
Lors d'une surpression interne au réservoir, la~embrane 7 prend la po~tion A dans laquelle seules les fentes 10 et 11 permettent un échange de part et d'autre de ladite membra~e.
- Lors d'une dépression interne au réservoir~ la mem-brane 7 prend la position B.
Dans ce cas~ les passages constitués par le ~eu radial 34 entre le fond du crantage et la périphérie de la membra-ne s'a~outent aux fentes 10 - 11 et augmentent de ce fait le flux gazeux autorisé en direction du réservolr en dé-presslon.
Le clapet~ selon la seconde variante de l'invention, repré~ent~ à la figure 11~ est constitué d'une membrane 40 comportant au moins une fente 44~ disposée entre deux élé-ments cylindriques concentriques 41 et 42 constituant le corps du clapet.
Celui-ci est positionn~ dans la dérivation de la pipe du r~servoir de telle fa~on que la face de la 0embrane 40 située à gauche de la figure~ soit soumise ~ la pression ; interne du réservoir tandis que sa face située à droite est coumige ~ la pres~ion atmosphérique.
Comme selon le dispositif de la flgure 1~ la membrane 40l est en un élastomère résistant ~ l'essence~ dont l'~- -paisseur est de l'ordre de 5/10 de mm De la m8me façon, les éléments 41-42 du corps de clapet sont obtenus préfé-rentiellement par moulage d'une matière synth~tique du type ` 25 polypropylène Contrairement au dispositif d~crit dans la premi~re variante~ la membrane se déplace entre les rebords d'élé-ments concentriques 41-42 de même diamètre.
Par contre~ ~ l'int~rieur de l'~l~ment 42~ située ~
proximit~ de la ~e~brane 40~ se trouve une grille-qui fiert de butée ~ ladite mem~rane lorsque le réservoir est en surpr~ssion tposition B'). Une fente diam~trale 44~ tra-versant toute l'~paisseur de la membrane~ permet un échange gazeux proportionnel ~ la courbure de celle-ci. On voit donc que~ conformément ~ l'effet recherché, le débit sera -/k ~064416 plus falble en position B' qu'en posltlonA', dans laquelle a~cun obstacle matérlel ne limlte la courbure de la membrane.
Selon le dlspositif des flgures 13 et 14, la grille est remplacée par un appui en cro1x~ comme cela est visible ~ la figure 14; La membrane comporte dans ce ca~ un ensemble de fentes dispos~ées selon la bls~ectrlce des secteurs vldes dé-limité~ par la croix 45.
Comme dans le ca~ préc~dent~ le dlspo~ltlf ci-dessus ll-mite le déplacement dQ la membrane lors d'une surpression dan~ le réservoir tpoQltion B') donc le déblt gazeux, par rapport ~ ce qu'll peut être lorsque la membrane se trouve dans la po~itlon A'.
' Cependant~ une déformat$on ~upplémentalre de la membrane - peut se produire pour les pressions les plus élevées, du ~;' lS fait de son enfoncement dans les secteur~ vides déllm$tés par la crolx. Ceci entra~ne par cons~quent une ouverture plu5 lmportante des fentes et un accroissement de~ échanges gazeux.
Le dispositlf pr~cédent fonctionne donc ~ plusieurs ~ta-ges de pression.
Selon les figures 15 et 16, la membrane 40 prend appul~
en pr~sence d'une surpresslon dans le r~servoir (position B) sur une cloison concave 46 percée de trous au travers desquels s'échappent les gaz issus du r~servoir vla les fentes de la membrane qui peuYent être analogues ~ celles de la représen-tation pr~c~dente.
On obtient par cette dlsposition une d~formation dissy-m~trique de la membrane entra~nant des déblts d~ff~rents et d~-termln~s selon qu'elle occupe la position A' ou B'.
Le dispositif des figures 17 et 18 comporte une cloison d'appul 47 convexe~ sur laquelle repo~e la ~embrane 40~ qul - sublt ainsi une déformatlon d'origine correspondant au débit gazeux admisslbie en pression.
En dépression du réservoir (posltion ~') la membrane 40 subit une déformation dans le même sens, mais plus importan-S te, autorisant ainsi und~bit sup~rieur.

:, ' .

Claims (12)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou privilège est revendiqué
sont définies comme suit ;

1. Dispositif de sécurité pour l'aération d'un ré-servoir de carburant, notamment pour véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il est constitué par une membrane en un élastomère naturel ou artificiel résistant aux hydro-carbures, percée de fentes, maintenue entre les rebords de deux éléments cylindriques, concentriques, constituant un corps de clapet, un jeu étant prévu entre la membrane et les rebords qui l'encadrent de façon à éviter que ces derniers soient la source de contraintes dans ladite membrane, ce qui entraînerait la déformation des fentes et modifierait de façon imprévisible le débit gazeux qui les traverse.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'une des fentes passe par le centre de la membrane, tandis que deux autres fentes sont situées sur un axe perpen-diculaire à celui qui passe par la fente précédente tout en étant séparées de cette dernière.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il est monté dans une dérivation rapportée sur la pipe de remplissage du réservoir de carburant.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il est monté dans le bouchon du réservoir de carburant, ce dernier comportant alors une mise à l'air libre en aval du dispositif.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'ouverture centrale correspondante au rebord situé du côté du réservoir a une surface supérieure à l'ouver-ture correspondante au rebord disposé de l'autre côté de ladite membrane.

6? - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la membrane comporte au moins une fente, de préféren-ce diamétrale, dont la longueur correspond à celle de l'ou-verture du rebord situé du côté du réservoir.

7? - Dispositif selon les revendications 5 et 6, caracté-risé en ce que le rebord situé du côté du réservoir est cranté
a sa périphérie libre, le diamètre à fond de cran étant supé-rieur au diamètre de la membrane, déterminant ainsi un jeu radial au travers duquel un flux gazeux s'établit, s'ajoutant à celui qui traverse les fentes de la membrane, lorsque le réservoir est en dépression.

8? - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
par le fait qu'une butée est disposée à l'intérieur du corps de clapet, à proximité de la membrane pourvue d'au moins une fente sur laquelle elle prend appui lorsque le réservoir est en surpression, ce qui a pour effet de neutraliser une portion des fentes et donc de limiter le débit gazeux au travers de la membrane à une valeur prédéterminés.

9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la butée est constituée par une grille.

10? - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé
en ce que la butée est constituée par une croix, les fentes de la membrane étant disposées selon la bissectrice des secteurs déterminés par ladite croix.

11? - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la butée est constituée par une cloison concave percée de trous.

12? - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé
en ce que la butée est constituée d'une cloison convexe percée de trous, sur laquelle la membrane prend appui même en posi-tion de repos.