Brevet FR2745735A1 — publié le 19970912

Procédé de fabrication de réservoir à carburant à partir de tôles d'acier. L'invention concerne un procédé de fabrication de réservoir métallique de carburant pour véhicule automobile. Les tôles d'acier ont été depuis longtemps utilisées pour la fabrication de réservoirs de carburant automobile. De tels réservoirs sont généralement fabriqués par assemblage de deux coquilles, les formes de deux coquilles étant adaptées à la fois pour remplir tout l'espace disponible pour le réservoir sur le véhicule et pour être facilement réalisables, par exemple par emboutissage de flans de tôle d'acier. L'assemblage du réservoir est alors généralement réalisé par soudage les deux coquilles sont dotées de rebords tournés vers l'extérieur et suffisamment larges pour pouvoir effectuer un soudage résistant et bien étanche. Un réservoir à carburant automobile doit satisfaire un certain nombre de contraintes, qui concernent - la résistance à la corrosion, notamment celle des carburants euxmêmes, ce qui implique que la tôle d'acier soit résistante à la corrosion. - la résistance aux chocs et donc une étanchéité parfaite même sous pression, tout particulièrement au niveau de la zone d'assemblage des coquilles qui est généralement une zone de fragilisation, notamment lorsqu'on assemble par soudage. - la possibilité de réaliser des formes complexes adaptées à l'espace disponible pour le réservoir sur un véhicule automobile, formes complexes auxquelles il est parfois difficile d'accéder par l'emboutissage sans risquer des déchirures ou des fragilisations qui nuisent à la résistance aux chocs. Pour ces réservoirs, on utilise donc généralement une tôle d'acier: - de forte épaisseur ( > 0,7 mm ), pour assurer une bonne résistance aux chocs - revêtue d'une couche de plomb, ou d'alliage plomb-étain, pour assurer une bonne résistance à la corrosion des carburants. Pour l'assemblage, on procède généralement par soudage , mais le soudage présente l'inconvénient de fragiliser la zone d'assemblage, à cause des modifications métallurgiques et des détériorations du revêtement qu'il engendre. Pour éviter cette fragilisation de la zone d'assemblage, on peut assembler par collage, mais les temps généralement élevés de polymérisation des colles est souvent un handicap pour la productivité de la ligne de fabrication de réservoirs. Au niveau de la géométrie des coquilles, on prévoit des rebords d'assemblage - soudage ou collage - assez larges pour obtenir une surface d'assemblage suffisante pour assurer à coup sûr une étanchéité parfaite, meme sous pression. Mais des rebords trop larges sont un handicap au niveau de l'encombrement spécifique du réservoir, c'est à dire de son encombrement dans le véhicule pour un volume prédéterminé de carburant. Les réservoirs métalliques ont souvent été remplacés par des réservoirs en matiére plastique, notamment: - parce qu'ils sont trop lourds, - parce que le revêtement de plomb (ou d'alliage plomb-étain) résiste mal à la corrosion de nouveaux carburants, notamment ceux qui contiennent du méthanol, pose des problèmes d'environnement et de recyclage et est incompatible avec l'utilisation de pots d'échappement catalytiques. Cependant, à l'inverse, les réservoirs plastiques présentent souvent l'inconvénient d'une mauvaise résistance aux chocs à la chaleur et au vieillissement. L'invention a donc pour but un procédé pour fabriquer avec une productivité élevée un réservoir à carburant résistant à la corrosion et à la chaleur, non sujet au vieillissement, léger mais résistant aux chocs, et de faible encombrement spécifique. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de réservoir à carburant pour automobile à partir de tôles d'acier, dans lequel on met lesdites tôles en forme de coquilles de géométrie adaptée à la constitution dudit réservoir et on assemble lesdites coquilles, caractérisé en ce que - lesdites tôles d'acier présentent une épaisseur inférieure ou égale à 0,6 mm et sont revêtues d'aluminium ou d'alliage à base d'aluminium, au moins sur la face destinée à former la paroi interne dudit réservoir - la mise en forme desdites coquilles est réalisée par élastoformage, - et l'assemblage desdites coquilles est réalisé par clinchage-collage ou par collage-sertissage. L'invention peut également présenter une caractéristique complémentaire au niveau de la nuance d'acier des tôles utilisées, qui est de préférence sans interstitiel, c'est à dire "IFS" (Interstitial Free Steel). L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et en référence aux figures annexées sur lesquelles. - la figure 1 est une vue en perspective d'une coquille de réservoir de forme complexe réalisée par élastoformage selon l'invention. - la figure 2 est une projection schématique en vue de dessus de la coquille de la figure 1, représentant des points de clinchage répartis sur le rebord de la coquille, pour l'assemblage du réservoir. - la figure 3 est une vue détaillée en coupe du joint d'assemblage des deux coquilles qui forment le réservoir, présentant schématiquement un point de clinchage et le joint de colle. Pour fabriquer le réservoir selon l'invention, on prend une tôle d'acier d'épaisseur inférieure à 0,6 mm et revêtue d'un alliage d'aluminium. De préférence, la nuance d'acier utilisée est du type sans interstitiel, c'est à dire "IFS" (Interstitial Free Steel). De préférence, ladite tôle d'acier présente une épaisseur inférieure à 0,5 mm. De préférence, le revêtement d'alliage d'aluminium est réalisé d'une manière connue en elle-même au trempé et présente par exemple une épaisseur correspondant à une charge de revêtement comprise entre 20 et 70 g/m2 par face. L'alliage d'aluminium utilisé peut être notamment un alliage aluminiumsilicium. A partir de flans de ladite tôle d'acier, on prépare ensuite des coquilles 1, 1' dont la forme est adaptée à la géométrie du réservoir à fabriquer, généralement une forme complexe comme la coquille 1 présentée à la figure 1. En prévision de l'assemblage, les coquilles 1, 1' sont dotées d'un rebord 2, 2' de faible largeur sur leur pourtour. Pour mettre en forme ces coquilles, on procède d'une manière connue en elle-même par élastoformage. D'une manière classique, le dispositif d'élastoformage comporte par exemple une matrice rigide à la forme de la coquille et un poinçon en élastomère de faible dureté qui vient appliquer par transfert de volume la tôle à former contre la matrice. On met donc en forme en s'assurant que la paroi interne de la coquille corresponde à une face aluminiée du flan de tôle d'acier. Selon cette méthode de mise en forme, le revêtement interne de la coquille en alliage d'aluminium n'est pas endommagé au contact de l'élastomère. On assemble ensuite les coquilles mises en forme, rebord 2 contre rebord 2', la figure 3 présente schématiquement un détail de cet assemblage. L'assemblage est réalisé par clinchage-collage, c'est à dire que l'on prévoit un joint de colle entre les rebords 2, 2' d'assemblage des coquilles 1 1' et des points de clinchage 3 répartis en nombre suffisant tout le long des rebords d'assemblage comme indiqué à la figure 2. Selon une variante de l'invention, I'assemblage peut être réalisé par collage-sertissage, le sertissage remplaçant le clinchage. Selon une autre variante de l'invention, la surface de contact des deux coquilles peut présenter des nervures adaptées pour favoriser l'étanchéité apportée par le joint de colle. La nature de la colle, la largeur des rebords qui conditionne celle du joint de colle entre les rebords 2, 2', et le nombre de points de clinchage 3 sont adaptés d'une manière connue en eile-même pour obtenir la solidité d'assemblage souhaitée, c'est à dire notamment le maintien d'une étanchéité parfaite du réservoir même sous pression. Grâce à l'invention, on obtient alors un réservoir à carburant, résistant à la corrosion et à la chaleur, léger mais résistant aux chocs, et de faible encombrement spécifique. En effet, le mode d'assemblage permet de se contenter de rebords 2, 2' de plus faible largeur que dans l'art antérieur (où l'on procédait par soudage), et donc de diminuer l'encombrement spécifique du réservoir, c'est à dire les dimensions hors tout pour une contenance prédéterminée. La possibilité de réaliser des formes complexes contribue également à cet avantage. Par ailleurs, comme l'assemblage est réalisé sans échauffement important - ce qui serait le cas si l'on soudait -, on évite toute modification de la nature métallurgique de l'acier ou toute détérioration de son revêtement dans la zone d'assemblage, ce qui permet de maintenir à cet endroit les propriétés initiales de la tôle métallique, notamment la résistance mécanique et la résistance à la corrosion. La faible largeur des rebords 2, 2' et le choix d'une tôle de faible épaisseur contribuent à la baisse de poids par rapport à l'art antérieur, sans préjudice à la résistance au chocs, puisque la formation des coquilles 1, 1' par élastoformage permet d'obtenir une pièce d'épaisseur homogène sans zones d'affaiblissement, même pour des formes complexes. Le revêtement aluminié des tôles protège bien l'acier du réservoir contre la corrosion, notamment celle des hydrocarbures, y compris au niveau de la zone d'assemblage des coquilles, et le procédé de mise en forme évite la détérioration de ce revêtement. Grâce à l'invention également, on peut fabriquer des réservoirs avec un temps d'assemblage très court, et donc une productivité élevée de la ligne de fabrication , en effet, le temps de polymérisation de la colle qu'on utilise n'est pas ici un facteur limitatif de la productivité, puisque l'opération de clinchage ou de sertissage concomitante est, elle, toujours très rapide et suffit à maintenir en place l'assemblage du réservoir pendant le temps nécessaire à la polymérisation de la colle. Lorsqu'on utilise pour fabriquer le réservoir des aciers de nuance sans interstitiel, c'est à dire "IFS", pour réaliser le réservoir selon l'invention, on peut utiliser des tôles d'épaisseur encore plus faible tout en parvenant à les mettre en forme sans déchirements grâce à l'élastoformage, et parvenir ainsi à des réservoirs encore plus légers sans préjudice de la résistance aux chocs, même au niveau de la zone d'assemblage. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de réservoir à carburant pour automobile à partir de tôles d'acier, dans lequel on met lesdites tôles en forme de coquilles (1,1') de géométrie adaptée à la constitution dudit réservoir et on assemble lesdites coquilles (1,1'), caractérisé en ce que: - lesdites tôles d'acier présentent une épaisseur inférieure ou égale à 0,6 mm et sont revêtues d'aluminium ou d'alliage à base d'aluminium, au moins sur la face destinée à former la paroi interne dudit réservoir; - la mise en forme desdites coquilles (1,1') est réalisée par élastoformage - et l'assemblage desdites coquilles (1,1') est réalisé par clinchagecollage ou par collage-sertissage. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites tôles sont en acier de nuance sans interstitiel. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdites tôles présentent une épaisseur inférieure ou égale à 0,5 mm.