Brevet FR2697480A1 — publié le 19940506

L'invention concerne les canalisations de carburant, notamment mais pas exclusivement pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur de ce véhicule. Bien que l'un des domaines techniques tout particulièrement concernés soit celui des véhicules (véhicules automobiles ou plus généralement engins motorisés de type quelconque), l'invention est également applicable au domaine des installations fixes dans lesquelles il est nécessaire de transporter du carburant par des canalisations, par exemple les groupes électrogènes. Le terme carburant doit d'ailleurs être compris dans un sens général, recouvrant des types variés de carburants utilisés pour l'alimentation des moteurs à combustion interne (essences, diesels, etc....). Les canalisations de carburant utilisées actuel le ment pour les véhicules sont du type mono-couche, et sont en général réalisées en une matière plastique dont la perméabilité au carburant concerné est aussi basse que possible. A titre indicatif, la perméabilité autorisée actuellement en France ne doit pas dépasser 2,5 g/m2/jour. Ceci amène les constructeurs à étudier des matériaux multicouches, afin d'affecter à la ou aux couches internes la fonction d'assurer la faible perméabilité désirée, et à la couche externe la fonction d'assurer la protection mécanique (lorsqu'une canalisation est prévue pour être montée sous la caisse d'un véhicule, cette canalisation doit en particulier satisfaire à des test sévères d'endurance mécanique, notamment de résistance aux gravillons ou aux corps coupants. Ces matériaux offrent des performances très intéressantes, mais ils sont beaucoup plus onéreux que les matériaux traditionnels du type mono-couche. Ce problème est encore plus sensible lorsqu'il est nécessaire de prévoir deux flux séparés de carburant, comme c'est le cas par exemple pour les moteurs à injection : on trouve alors un flux d'alimentation allant vers la rampe d'injection du moteur, puis un flux de retour s'écoulant en sens inverse vers le réservoir Dans ce cas, on prévoit deux canalisations séparées, plus ou moins rapprochées sur une partie de leur trajet, affectées chacune à un flux de carburant. Or chaque canalisation doit présenter individuellement les caractéristiques requises, tant en matière de perméabilité qu'en matière de résistance mécanique. De ce fait, les constructeurs hésitent à utiliser des matériaux multi-couches, en raison du prix prohibitif d'une double canalisation réalisée chacune en un tel matériau. L'homme de l'art pourrait envisager de juxtaposer deux canalisations, et de les envelopper d'une gaine de protection commune. Outre la difficulté d'un tel agencement de revêtement, cette solution serait très contraignante pour les véhicules dans la mesure où les canalisations utilisées sont souvent conformées avec des coudes compliqués et dans des directions qui sont imposées par les contraintes géométriques propres à chaque véhicule : or la juxtaposition de deux canalisations aboutit à un ensemble qui ne se prête pas à un cintrage aisé dans toutes les directions et/ou avec de faibles rayons de courbure. Enfin, le gainage de deux canalisations juxtaposées aurait pour effet d'aboutir à un ensemble relativement onéreux et encombrant. L'invention vise précisément à résoudre ce problème, en concevant une canalisation de carburant ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations précités. L'invention a ainsi pour objet de réaliser une canalisation de carburant qui soit à la fois performante et de faible coût de fabrication, tout en se prêtant particulièrement bien au cas particulier des véhicules équipés d'un moteur à injection. Il s'agit plus particulièrement d'une canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, caractéri- sée en ce qu'elle est constituée par deux parois tubulaires essentiellement coaxiales et maintenues à distance l'une de l'autre par des ailettes d'espacement, dont une paroi intérieure qui délimite un passage central et une paroi extérieure qui délimite avec cette paroi intérieure un passage annulaire, les passages ainsi délimités permettant de canaliser deux flux différents de carburant, ladite paroi extérieure étant en outre réalisée en un matériau multicouches. Selon un mode d'exécution particulier, les ailettes d'espacement sont solidaires de la paroi extérieure, et s'étendent radialement selon l'axe commun aux deux parois de façon à assurer par leur bord libre le maintien de la paroi intérieure dans la paroi extérieure. En variante les ailettes d'espacement sont solidaires de la paroi intérieure, et s'étendent aussi radialement selon l'axe commun aux deux parois de façon à assurer par leur bord libre le maintien de la paroi intérieure dans la paroi extérieure. De préférence, le matériau constitutif de la paroi extérieure est un matériau multi-couches comportant une couche interne à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe de protection, avec de préférence entre ces couches une couche intermédiaire formant barrière au regard de ce carburant. Il peut s'avérer intéressant dans certains cas que le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure comporte en outre une couche d'adhésif entre la couche intermédiaire formant barrière et la couche externe de protection. Avantageusement alors, les couches interne et externe de la paroi extérieure sont réalisées en polyamide. On pourra alors prévoir que les ailettes d'espacement sont également réalisées en polyamide, en étant de préférence solidaires unitairement de la couche interne de la paroi extérieure. De préférence encore, la paroi intérieure est réalisée en un matériau mono-couche compatible avec le carburant concerné, tel que du polyamide, du polyéthylène, du polypropylène, ou encore un matériau recyclé provenant des matériaux précités. Dans certaines applications, il pourra s'avérer intéressant de prévoir que le matériau mono-couche constitutif de la paroi intérieure comporte en outre des charges additionnelles, telle qu'une charge de graphite visant à rendre cette paroi intérieure conductrice d'électricité. Selon une autre caractéristique particulière, les parois extérieure et intérieure sont de sections circulaires, et présentent une épaisseur voisine de lmm pour ladite paroi extérieure, et au plus voisine de 0,5 mm pour ladite paroi intérieure. Avantageusement enfin, lorsqu'il s'agit d'une canalisation servant à raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur de celui-ci, le passage central est utilisé pour canaliser le carburant d'alimentation, tandis que le passage annulaire est utilisé pour le retour du carburant en excès au réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où - la figure 1 est une vue d'ensemble schématisant une installation équipant un véhicule automobile pour raccorder le réservoir de carburant au moteur à injection de ce véhicule, ladite installation comportant une canalisation conforme à l'invention, permettant à la fois, et sur la principale longueur du trajet concerné, le passage du carburant d'alimentation et du carburant de retour - les figures 2a et 2b illustrent en coupe transversale (coupe selon Il-Il de la figure 1), et à une échelle très agrandie, deux variantes possibles de canalisations conformes à l'invention, respectivement avec des ailettes d'espacement solidaires de la paroi extérieure (laquelle comporte ici trois couches), ou avec des ailettes d'espacement solidaires de la paroi intérieure, la paroi extérieure comportant en l'espèce quatre couches. La figure 1 illustre une installation destinée à équiper un véhicule automobile, pour raccorder le réservoir de carburant 10 au moteur à injection il de ce véhicule. La représentation de cette installation, dont la plupart des composants sont déjà connus, a principalement pour objet de situer la canalisation de carburant 100 utilisée dans cette installation, laquelle canalisation présente une structure particulière, conforme à l'invention, qui sera décrite plus loin en se référant aux figures 2a et 2b. Le réservoir de carburant 10 comporte ainsi une pompe à carburant 12, équipée d'une platine d'aspiration 13 sur laquelle sont branchées deux portions de canalisation 14 et 15, dont l'une sert à l'alimentation du moteur avec le carburant ainsi aspiré, et l'autre au retour du carburant en excès sortant en aval de la rampe d'injection de ce moteur. On parvient à utiliser ainsi une canalisation unique 100, qui se raccorde aux tronçons 14 et 15 par un raccord adapté 101. A l'autre extrémité de la canalisation de carburant 100, on trouve un raccord analogue 102, duquel partent deux tronçons de canalisation 16 et 17, le premier servant à l'alimentation du moteur en carburant, et l'autre au retour du carburant en excès. En l'espèce, le tronçon de canalisation 16 est équipé d'un filtre de carburant 18, mais il va de soi qu'un tel filtre pourrait aussi bien être agencé sur le tronçon de départ 14 au voisinage du réservoir. En aval du filtre de carburant 18, on trouve une rampe d'injection 19, dont on distingue certains injecteurs 20. A l'extrémité aval de cette rampe d'injection 19, on trouve enfin un régulateur de pression 21, duquel part le tronçon de canalisation 17 qui assure le retour du carburant en excès en direction du réservoir 10. On a subsidiairement illustré également d'autres composants venant compléter l'installation précitée, ces composants étant de type conventionnel, de sorte qu'ils ne seront pas décrits en détail. On trouve ainsi un équipement de récupération de vapeur de carburant, avec un récupérateur de vapeur 22 auquel aboutit une canalisation 23 partant d'un clapet anti-retour 24. Ce clapet 24 est raccordé au moteur par un piquage 25, et au réservoir par une canalisation associée 26 menant à un clapet anti-retournement 27, en aval duquel on trouve une pluralité de tuyaux de mise à l'air libre 28. On trouve également un équipement classique associé au remplissage du réservoir, avec une tubulure de remplissage 29, à l'entrée de laquelle est prévu un carter de bouchon de remplissage 30, cette tubulure étant en outre ici équipée d'un tuyau anti-refoulement 31. Ainsi, le carburant aspiré par la pompe 12 du réservoir 10 passe dans le tronçon de canalisation 14, puis pénètre dans la canalisation 100, pour arriver finalement au tronçon d'alimentation 16 menant à la rampe d'injection du moteur. Pour le carburant de retour en excès, le liquide emprunte le tronçon 17, puis, à partir du raccord 102, passe également dans la canalisation 100 précitée, pour finalement en sortir, en aval du raccord associé 101, en débouchant dans le tronçon de retour 15 branché sur la platine d'aspiration 13 et enfin dans le réservoir 10. On va maintenant décrire plus en détail la structure de la canalisation de carburant 100 précitée, en se référant aux figures 2a et 2b, lesquelles illustrent à titre d'exemples deux variantes possibles conformes à l'invention. Sur la figure 2a, la canalisation 100 est constituée par deux parois tubulaires 110 et 120, qui sont essentiellement coaxiales et maintenues à distance l'une de l'autre par des ailettes d'espacement 112 (ici au nombre de trois). Ces deux parois tubulaires 110 et 120 sont ici de section circulaire, mais ceci ne constitue naturellement qu un exemple, et l'on pourra prévoir d'autres formes de sections admettant de préférence un centre de symétrie. L'axe commun aux deux parois 110 et 120 est ici référencé X. La paroi intérieure 120 délimite ainsi un passage central 121, et la paroi extérieure 110 délimite, avec cette paroi intérieure, un passage annulaire 111, les passages 121 et 111 ainsi délimités permettant de canaliser deux flux différents de carburant. En l'espèce, les ailettes d'espacement 112 sont solidaires de la paroi extérieure 110, et s'étendent radialement selon l'axe X de façon à assurer, par leur bord libre 112.1, le maintien de la paroi intérieure 120 dans la paroi extérieure 110. La paroi intérieure 120 est donc ici désolidarisée de l'ensemble unitaire constitué par la paroi extérieure 110 et les ailettes d'espacement 112, ce qui est intéressant lorsqu'il s'agit de cintrer la canalisation, dans la mesure où les fibres radialement extérieures des ailettes d'espacement et de la paroi extérieure sont soumises à des efforts de traction moins importants dans le cas de rayon de faible courbure.Le bord libre 112.1 des ailettes 112 pourra être rectiligne, ou en variante présenter des ondulations qui constituent des ouvertures de communication entre les chambres annulaires adjacentes définies par ces ailettes, ce qui permet alors d'équilibrer les pressions entre ces chambres. Conformément à une caractéristique de l'invention, la paroi extérieure 110 est en outre réalisée en un matériau multi-couches, c'est-à-dire constitué par au moins deux couches. Conformément à la représentation donnée sur la figure 2a, il est prévu que le matériau multi-couches comporte une couche interne 113 à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe 114 destinée à assurer la protection mécanique, avec en outre ici, entre ces couches 113 et 114, une couche intermédiaire 115 formant barrière au regard de ce carburant. La paroi extérieure 110, grâce à sa structure multi-couches, permet ainsi d'assurer pour la canalisation 100 à la fois la faible perméabilité au regard du carburant, et la résistance mécanique aux agressions extérieures. De plus, la couche intermédiaire formant barrière 115 est protégée par les couches adjacentes, tant contre les agressions par le carburant (par la paroi 113), que contre les agressions extérieures, de type mécanique (par la paroi 114).On pourra ainsi utiliser, comme matériau constitutif de la couche intermédiaire formant barrière, un matériau du type couramment utilisé dans le domaine alimentaire, car ce matériau n'est en aucun cas en contact direct avec le carburant. Il est particulièrement avantageux de prévoir que la couche interne 113 et la couche externe 114 de la paroi extérieure 110 soient réalisées en polyamide. Pour la couche interne 113, on pourra notamment prévoir un polyamide 6, 6-6, 11 ou 12, et pour la couche externe 114, un polyamide 12 ou Il. Bien que cela ne soit pas représenté ici, il va de soi que l'on pourra en outre prévoir un vernis ou une couche extérieure de protection, formant un gainage entourant la couche externe 114, par exemple dans un matériau caoutchouteux, ce qui permet dans le cas d'une telle application d'améliorer encore la tenue en température (ce qui est particulièrement intéressant lorsque la canalisation de carburant passe au voisinage du moteur), qu'au regard des qualités anti-chocs de cette canalisation. Ainsi que cela est illustré ici, on pourra prévoir que les ailettes d'espacement 112 soient solidaires unitairement de la couche interne 113 de la paroi extérieure, cette solidarité résultant avantageusement de la coextrusion même du profilé correspondant. Ces ailettes sont alors réalisées en polyamide. La paroi intérieure 120 a pour seule fonction de constituer une cloison de séparation, délimitant le passage central 121 et le passage annulaire 111. Ces passages sont tous deux empruntés par un même carburant, de sorte que l'on est parvenu à s'affranchir totalement de toute contrainte de perméabilité pour la paroi intérieure 120 de la canalisation 100. Cette paroi intérieure est en outre totalement protégée par la paroi extérieure 110 précitée, de sorte que l'on s'affranchit de toute contrainte de résistance mécanique. De ce fait, il est possible d'utiliser des matériaux moins "nobles" pour réaliser cette paroi intérieure 120.Il sera en particulier possible d'utiliser un matériau mono-couche compatible avec le carburant concerné, tel que du polyamide, du polyéthylène haute densité, du polypropylène, ou encore un matériau recyclé provenant des matériaux précités. On comprend alors aisément que le coût unitaire d'une telle canalisation soit considérablement réduit du fait du peu de contraintes pour la paroi intérieure 120 de cette canalisation, laquelle paroi doit seulement présenter une résistance suffisante au carburant, ce qui est aisé à obtenir avec les matériaux précités. Il pourra s'avérer dans certains cas intéressant de prévoir que le matériau constitutif de la paroi intérieure 120 comporte en outre des charges additionnelles, telles que des charges de graphite visant à rendre cette paroi intérieure conductrice d'électricité. Dans ce cas, la paroi intérieure 120 assure une fonction supplémentaire antistatique pour la canalisation de carburant. L'absence de contraintes rigides pour la réalisation de la paroi intérieure 120 permet en outre de prévoir une paroi de faible épaisseur, notablement plus faible que l'épaisseur de la paroi extérieure 110 qui est quant à elle réalisée en un matériau multi-couches. En particulier, on pourra utiliser une épaisseur au plus voisine de 0,5 mm pour la paroi intérieure 120, tandis que la paroi extérieure 110 présentera dans la pratique une épaisseur voisine de 1 mm. Ainsi que cela est aisé à comprendre, la paroi intérieure 120 se comporte en plus comme une âme centrale pour la paroi extérieure 110, de sorte que cette paroi intérieure contribue également à lutter efficacement contre tout risque de "croquage" de la canalisation en cas d'un cintrage de la canalisation avec de très petits rayons de courbure. Un tel risque de croquage était particulièrement sensible dans le cadre des canalisations conventionnelles du type mono-couche, et le gainage possible de deux canalisations juxtaposées ne permettrait d'ailleurs pas de diminuer ce risque. Bien qu'il soit possible d'utiliser l'un ou l'autre des passages 111 et 121 pour les deux flux de carburant, il pourra dans certains cas s'avérer intéressant de préférer un passage plutôt que l'autre. Il en est ainsi par exemple dans le cas où la canalisation 100 sert à raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, en utilisant le passage central 121 pour canaliser le carburant d'alimentation, et le passage annulaire 111 pour le retour du carburant en excès vers le réservoir.En effet, on sait que certains carburants sont sensibles aux bas niveaux thermiques, de sorte que le passage annulaire emprunté par les bulles d'air et/ou du carburant réchauffés (du fait du voisinage direct du moteur) constitue un véritable manchon de protection thermique pour le passage central qui est emprunté par le carburant d'alimentation. Sur la figure 2b, on a illustré une autre variante possible de l'invention. Selon cette variante, les ailettes d'espacement 122 sont maintenant solidaires de la paroi intérieure 120, et s'étendent comme précédemment radialement selon l'axe X de façon à assurer par leur bord libre 122.1 le maintien de la paroi intérieure 120 dans la paroi extérieure 110. Un tel mode de réalisation est peut-être plus délicat sur le plan de la fabrication de l'ensemble unitaire constitué par la paroi intérieure 120 et ses ailettes saillantes 122, mais on obtient un avantage non négligeable dans la mesure où ces ailettes d'espacement sont alors réalisées dans un matériau peu "noble", en particulier celui utilisé pour réaliser la paroi intérieure 120. La variante illustrée en figure- 2b se différencie également de la variante précédente dans la mesure où le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure 110 comporte ici une couche supplémentaire d'adhésif 116 entre la couche intermédiaire 115 formant barrière et la couche externe 114 de protection. Une telle couche d'adhésif pourra s avérer intéressante dans certains cas, lorsque les matériaux constitutifs de la couche 115 formant barrière et de la couche extérieure 114 sont difficilement compatibles. Là encore, on pourra utiliser, pour les couches interne 113 et externe 114 un matériau tel que du polyamide, alors que le matériau constitutif de la paroi intérieure 120 pourra être un matériau -mono-couche du type des matériaux précédemment indiqués pour la variante déjà décrite. En outre, il sera encore possible de prévoir une épaisseur au plus égale à 0,5 mm pour la paroi intérieure, et pour les ailettes d'espacement associées, alors que la paroi extérieure 110 présentera en général une épaisseur voisine de 1 mm. Les exemples qui précèdent sont destinés à montrer que l'on peut envisager un nombre faible (deux) ou important (quatre ou plus) de couches pour le matériau constitutif de la paroi extérieure de la canalisation de carburant. L'utilisation du polyamide pour cette paroi extérieure permet de garantir la faible perméabilité de l'ensemble de la canalisation vers l'extérieur, ainsi que sa résistance mécanique contre les agressions extérieures. Le fait qu'aucune caractéristique contraignante de perméabilité ou de résistance mécanique ne soit exigée pour la paroi intérieure permet d'utiliser des matériaux beaucoup moins onéreux, ce qui a pour effet d'abaisser considérablement le coût de fabrication de la canalisation. Il convient enfin de citer d'autres avantages annexes venant s'ajouter aux avantages déjà mentionnés plus haut : du fait de l'unicité de la canalisation, on diminue en effet l'encombrement latéral, et on rend possible un formage d'ensemble en une seule opération, ce qui permet à la fois d'abaisser le temps et le coût du montage, et aussi de diviser par deux le nombre de raccords nécessaires. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVEND I CAT IONS 1. Canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, caractérisée en ce qu'elle est constituée par deux parois tubulaires (110, 120) essentiellement coaxiales et maintenues à distance l'une de l'autre par des ailettes d'espacement (112 ; 122), dont une paroi intérieure (120) qui délimite un passage central (121) et une paroi extérieure (110) qui délimite avec cette paroi intérieure un passage annulaire (111), les passages ainsi délimités permettant de canaliser deux flux différents de carburant, ladite paroi extérieure (110) étant en outre réalisée en un matériau multi-couches. 2. Canalisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes d'espacement (112) sont solidaires de la paroi extérieure (110), et s'étendent radialement selon l'axe (X) commun aux deux parois (110, 120) de façon à assurer par leur bord libre (112.1) le maintien de la paroi intérieure (120) dans la paroi extérieure (110). 3. Canalisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes d'espacement (122) sont solidaires de la paroi intérieure (120), et s'étendent radialement selon l'axe (X) commun aux deux parois (110, 120) de façon à assurer par leur bord libre (122.1) le maintien de la paroi intérieure (120) dans la paroi extérieure (110). 4. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le matériau constitutif de la paroi extérieure (110) est un matériau multi-couches comportant une couche interne (11-3) à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe (114) de protection, avec de préférence entre ces couches une couche intermédiaire (115) formant barrière au regard de ce carburant. 5. Canalisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure (110) comporte en outre une couche d'adhésif (116) entre la couche intermédiaire (115) formant barrière et la couche externe (114) de protection. 6. Canalisation selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que les couches interne (113) et externe (114) de la paroi extérieure (110) sont réalisées en polyamide. 7. Canalisation selon les revendications 2 et 6, caractérisée en ce que les ailettes d'espacement (112) sont également réalisées en polyamide, en étant solidaires unitairement de la couche interne (113) de la paroi extérieure. 8. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la paroi intérieure (120) est réalisée en un matériau mono-couche compatible avec le carburant concerné, tel que du polyamide, du polyéthylène, du polypropylène, ou encore un matériau recyclé provenant des matériaux précités. 9. Canalisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le matériau mono-couche constitutif de la paroi intérieure (120) comporte en outre des charges additionnelles, telle qu'une charge de graphite visant à rendre cette paroi intérieure conductrice d'électricité. 10. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les parois extérieure (110) et intérieure (120) sont de sections circulaires, et présentent une épaisseur voisine de lmm pour ladite paroi extérieure, et au plus voisine de 0,5 mm pour ladite paroi intérieure. 11. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 10, servant à raccorder le réservoir de carburant (10) d'un véhicule au moteur (11) dudit véhicule, caractérisée en ce que le passage central (121) est utilisé pour canaliser le carburant d'alimentation, tandis que le passage annulaire (111) est utilisé pour le retour du carburant en excès au réservoir.