Brevet FR2833681A1 — publié le 20030620

Pièce moulée destinée à être raccordée à une tuyauterie La présente invention concerne une pièce moulée destinée à être raccordée à une tuyauterie, un procédé pour le moulage de cette pièce, une agrafe permettant le raccord de la pièce moulée à la tuyauterie, un procédé de raccord de la pièce moulée à la tuyauterie et l'utilisation des pièces et du procédé de raccord sous le capot d'un véhicule automobile. Il existe dans de nombreux domaines, des dispositifs permettant le raccord rapide d'une tuyauterie (ou d'un objet de forme tubulaire) à un réservoir, un filtre ou tout autre pièce servant à contenir ou à traiter le fluide véhiculé par la tuyauterie. Ainsi, sous le capot des véhicules automobiles par exemple, de tels dispositifs sont requis dans le système de conditionnement thermique du moteur ou de l'habitacle, dans le système d'alimentation en air et en carburant du moteur... Lorsque les tuyauteries à raccorder sont à base d'un matériau souple tel que le caoutchouc, un simple collier métallique enserrant la tuyauterie (elle-même emmanchée sur une excroissance tubulaire de la pièce) suffit à assurer un raccord étanche. Toutefois, lorsque la tuyauterie est à base d'un matériau rigide, il est souvent nécessaire de faire appel à une pièce de raccord supplémentaire que l'on vient apposer entre la pièce à raccorder et la tuyauterie, ce qui augmente le coût de l'ensemble. Pour remédier à cela, des systèmes plus simples ont été proposés. Ainsi, la demande de brevet FR 2761974 décrit un clapet anti-retour destiné à être monté entre un réservoir à carburant et sa canalisation de remplissage. Ce clapet comporte un support tubulaire prévu pour être fixé à la paroi du réservoir et un corps tubulaire sur lequel la canalisation de remplissage du réservoir vient se fixer par emmanchement. Le support et le corps tubulaires sont verrouillés au moyen d'une agrafe qui comporte deux broches agencées symétriquement par rapport à un plan axial du clapet, chaque broche traversant deux trous alignés axialement dans le support et ayant une forme courbée en son milieu, ce qui lui permet d'enserrer le corps du clapet. Un tel dispositif est simple, peu coûteux et permet d'obtenir une bonne étanchéité grâce à l'insertion d'un joint entre le support et le corps. Toutefois, ce système présente des inconvénients lorsqu'il est extrapolé tel quel pour un système pièce moulée/tuyauterie. En effet, les ouvertures (trous) requis pour le passage des broches de l'agrafe étant répartis sur la circonférence de la pièce, ils ne peuvent être obtenus que par usinage (ce qui est coûteux) ou lors du moulage de la pièce (par exemple, par injection) mais avec au moins deux directions de démoulage. En effet, les inserts utilisés pour réaliser ce type d'ouverture sont des pièces très fines (lames d'acier généralement) dont le seul contact par frottement avec les autres pièces du moule peut mener à la rupture. On préfère donc utiliser plusieurs inserts de géométrie simple, que l'on insère dans un nombre limité de pièces ; en particulier, on évitera de devoir imbriquer les inserts entre eux ou de devoir les insérer dans le noyau (via une fente dans celui-ci). Dans le cas des ouvertures décrites ci-dessus, on choisira donc au moins deux inserts de part et d'autre du noyau central et qui nécessitent donc deux directions de démoulage (c'est-à-dire de sortie du moule pour permettre le démoulage de la pièce). Or, le recours à deux directions de démoulage est coûteux (puisqu'il faut assurer le mouvement des inserts dans les deux sens par des moyens adéquats) et susceptible d'allonger les durées de cycle de production. En outre, un démoulage dans deux directions différentes est parfois impossible compte tenu de la géométrie de la pièce (par exemple, s'il y a un relief sur la pièce empêchant le mouvement dans une des directions). L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en proposant une pièce moulée destinée à être raccordée à une tuyauterie au moyen d'une agrafe et où les orifices destinés à l'insertion de l'agrafe sont réalisés lors du moulage et avec une seule direction de démoulage. A cet effet, l'invention concerne une pièce moulée destinée à être raccordée à une tuyauterie au moyen d'une agrafe, comportant une excroissance ayant une cavité interne de forme tubulaire destinée à recevoir par emmanchement, l'extrémité de la tuyauterie, cette excroissance comportant au moins un évidement destiné à l'insertion d'au moins une partie de l'agrafe, et le ou les évidements étant situés d'un même côté par rapport à un plan axial de cette excroissance. Par pièce moulée selon la présente invention, on entend désigner toute pièce obtenue par mise en forme dans un moule, le moule étant rempli soit par coulage, soit par injection de la matière à mouler. De préférence, la pièce est moulée par injection. La matière à mouler peut être toute matière fusible telle qu'un métal, un polymère thermoplastique... Il s'agit avantageusement d'un polymère thermoplastique telle qu'une polyoléfine (polyéthylène ou polypropylène), un polyamide... Il peut s'agir d'un homopolymère ou d'un copolymère, qui peut ou non contenir des additifs (pigments, stabilisants...), des charges (fibres de verre, talc...)... La tuyauterie destinée à être raccordée à la pièce selon la présente invention peut être à base de tout matériau connu. Il peut s'agir du même type de matériau que celui constituant la pièce moulée, voire du même matériau. La présente invention convient particulièrement bien pour des tuyauteries en polymère thermoplastique. Cette tuyauterie peut être obtenue par toute méthode connue. Elle est toutefois avantageusement obtenue par extrusion ou par injection. La tuyauterie destinée à être raccordée à la pièce selon la présente invention est généralement de forme substantiellement cylindrique et présente un diamètre externe proche mais légèrement inférieur à celui de la cavité interne de l'excroissance de la pièce selon la présente invention, de manière à pouvoir être emmanchée (insérée) dans celle-ci. Par forme"substantiellement cylindrique", on entend une forme générale allongée avec une section de tout type, mais généralement circulaire ou ovale, et en particulier circulaire. A noter toutefois que la présente invention se généralise à tout type de section de tuyauterie (et donc, à tout type d'excroissance sur la pièce moulée), y compris des sections munie d'angles vifs tels que des sections carrées par exemple. La tuyauterie destinée à être raccordée à la pièce selon la présente invention peut présenter un diamètre constant sur toute sa longueur. Elle peut également présenter un diamètre variable et/ou un ou plusieurs reliefs (gorges, filetage...). Elle présente avantageusement au moins une gorge (relief en creux) permettant d'y loger une partie au moins de l'agrafe de manière à bloquer le mouvement axial de la tuyauterie dans la cavité interne de l'excroissance lorsque l'ensemble pièce moulée/tuyauterie/agrafe est monté. L'excroissance de la pièce selon l'invention présente généralement une forme substantiellement cylindrique. Son diamètre et/ou sa section peuvent être constants ou variables sur sa longueur. Le diamètre et le relief de l'excroissance sont généralement adaptés à ceux de la tuyauterie à raccorder avec un jeu suffisant pour permettre l'assemblage. La cavité interne de l'excroissance comporte de préférence une butée ou bourrelet interne contre laquelle la tuyauterie à raccorder est apposée lors du raccord. Cette butée peut être de forme quelconque. Elle est généralement substantiellement de la même forme que la section interne (c. à. d. généralement circulaire). Elle comporte avantageusement une gorge et/ou des ergots servant de logement et/ou de points de fixation pour un joint d'étanchéité qui est comprimé 1 lorsque la tuyauterie est maintenue à l'intérieur de l'excroissance par l'agrafe. L'emplacement de cette butée est tel qu'il permet d'insérer une longueur significative de la tuyauterie dans l'excroissance, de manière à y assurer un raccord résistant. En général, cette longueur est au moins égale à 50% de son diamètre, voire à 100% de son diamètre. Cette longueur n'est généralement pas supérieure à 2 fois, de préférence à 1.5 fois son diamètre. Les évidements sont dans ce cas situés entre la butée et le bord extérieur de l'excroissance, généralement à moins de 50% du bord extérieur (par rapport à la longueur comprise entre la butée et ce bord), voire à moins de 20% du bord extérieur. Alternativement, la butée ne comporte pas de gorge ni d'excroissances et le joint d'étanchéité est fixé sur la tuyauterie (par exemple par insertion dans une gorge ou par collage sur le pourtour de la tuyauterie près de (ou en) son extrémité ou sur sa longueur) et vient en contact avec la butée lors de l'insertion. L'excroissance de la pièce selon la présente invention comporte au moins un évidement destiné à l'insertion de l'agrafe. Ces évidements peuvent avoir une forme quelconque appropriée à l'insertion d'au moins une partie de l'agrafe. Généralement, ce ou ces évidements ont la forme de secteurs annulaires qui, selon l'invention, occupent un angle maximal de 1800 radialement sur l'excroissance. Le nombre de ces évidements est généralement adapté à la forme des broches de l'agrafe de fixation. Généralement, l'excroissance comporte deux évidements, étant donné que les agrafes utilisée pour ce genre de dispositif comportent généralement deux broches ou bras et que l'insertion d'une partie de chaque bras dans les évidements peut suffire à assurer un raccord fiable. Toutefois, la présente invention couvre également le cas où l'excroissance comporte une série d'évidements destinés à des broches munies de"dents". Selon une variante particulièrement avantageuse de la présente invention, l'excroissance comporte deux évidements ayant la forme de sections annulaires couvrant radialement un angle de 180 sur l'excroissance. La portion de matière séparant ces deux évidements confère à la structure assemblée, une plus grande rigidité que dans le cas d'un seul évidement couvrant à lui seul les 1800. Cette portion de matière entre les évidements couvre généralement une largeur d'au moins 1% par rapport au périmètre d'une section de l'excroissance, de préférence au moins 2%, voire au moins 5%. L'épaisseur des évidements (ou largeur de fentes) est généralement faible par rapport à la longueur totale de l'excroissance. Elle ne dépasse généralement pas 20% de celle-ci, de préférence 15%, voire 10% de celle-ci, mais est généralement supérieure à 1% de cette longueur, voire 5%. Cette épaisseur est toutefois généralement supérieure au mm, voire à 3 mm, afin que l'épaisseur des inserts requis pour leur moulage ainsi que l'épaisseur de l'agrafe ne soient pas trop faibles. Un avantage de la pièce selon la présente invention réside dans le fait que les évidements sont situés d'un même côté par rapport à un plan axial de l'excroissance, c'est-à-dire par un plan comprenant son axe de symétrie et partageant la pièce en deux moitiés axiales. En effet, une telle disposition permet de mouler la pièce avec un moule ne comprenant qu'un seul insert pour réaliser tous les évidements. Par conséquent, la présente invention concerne également un procédé de moulage de la pièce telle que décrite précédemment qui consiste à mouler ladite pièce par injection dans un moule comprenant un noyau destiné à réaliser la cavité interne de l'excroissance ainsi qu'un insert destiné à réaliser les évidements dans cette excroissance, l'insert ne pénétrant pas dans le noyau et les directions de démoulage du noyau et de l'insert étant perpendiculaires entre elles. La présente invention concerne également une agrafe permettant de raccorder une tuyauterie à une pièce telle que décrite précédemment. Cette agrafe comporte deux broches destinées à enserrer l'excroissance de la pièce moulée sur au moins une partie de sa moitié axiale non pourvue d'évidements, ce broches comportant des protubérances destinées à être insérées dans les évidements de l'excroissance et étant reliées entre elles par une branche de liaison qui permet la pose et le retrait de l'agrafe. De préférence, la branche de liaison a la forme d'une poignée en relief par rapport à l'excroissance tubulaire lorsque l'agrafe y est fixée. Cette agrafe peut être à base d'un matériau quelconque, de préférence moulable. Elle peut être en métal ou en un polymère thermoplastique tel que décrit ci avant. Elle est de préférence en un polymère thermoplastique et de manière particulièrement préférée, obtenue par injection dudit polymère. De préférence, l'agrafe selon la présente invention présente une épaisseur uniforme de ses extrémités à sa branche de liaison, en passant par les protubérances annulaires. Pour le montage de l'agrafe sur l'ensemble protubérance/tuyauterie, les protubérances de l'agrafe sont insérées dans les évidements de l'excroissance et les extrémités des broches de l'agrafe sont fixées autour de l'excroissance par tout moyen connu (baïonnette, pièce clipsée...). Avantageusement, les extrémités de l'agrafe ont une forme et des dimensions telles qu'elle se fixent par elles-mêmes autour de l'excroissance. Pour se faire, les broches ont avantageusement une forme telle qu'elles viennent épouser le diamètre externe de l'excroissance et que leurs extrémités sont écartées entre elles de moins de 180 , de préférence de moins de 150 , voire de moins de 120 . Ainsi, l'agrafe doit être légèrement déformée lors de la mise en place des broches autour de l'excroissance (par exemple, les broches doivent être écartées d'au moins 2%, de préférence au moins 5%, voire au moins 10% par rapport au diamètre qu'elles enserrent, mais en tout cas généralement de moins de 40%, voire moins de 20% pour ne pas mener à leur rupture) ce qui assure le maintien de l'agrafe par la suite (par un effet de clippage). Zr > La présente invention concerne également un procédé pour le raccord d'une pièce moulée selon une variante décrite précédemment (celle où la cavité interne de l'excroissance comporte une butée) à une tuyauterie telle que décrite précédemment et au moyen d'une agrafe telle que décrite précédemment. Ce procédé comporte les étapes suivantes : - insertion de la tuyauterie dans la cavité interne de l'excroissance jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la butée - fixation de l'agrafe sur l'ensemble par insertion des protubérances des branches de l'agrafe dans les évidements de l'excroissance et par clippage des extrémités des branches de l'agrafe autour d'au moins une partie de la moitié de l'excroissance dépourvue d'évidements. Dans ce procédé, la tuyauterie présente avantageusement au moins une gorge dans laquelle on vient loger une partie au moins de l'agrafe de manière à bloquer le mouvement axial de la tuyauterie dans la cavité interne de l'excroissance. En outre, dans ce procédé, on place avantageusement un joint d'étanchéité entre la tuyauterie et la butée de la cavité interne de l'excroissance. Ce joint peut être soit monté sur la butée (par exemple par insertion dans une rigole prévue à cet effet ou par fixation sur des ergots) soit sur la tuyauterie (par exemple par insertion dans une gorge ou par collage sur le pourtour de la tuyauterie près de (ou en) son extrémité ou sur sa longueur). Alternativement, le joint est simplement inséré entre les deux. La solution qui consiste à prémunir la butée d'une gorge ou d'ergots pour la fixation du joint est préférée. Tel que décrit précédemment, les pièces (l'agrafe et la pièce moulée) et le procédé selon l'invention trouvent leur application dans de nombreux domaines dont l'automobile et en particulier, pour les pièces moulées qui se trouvent sous le capot moteur. Des exemples de telles pièces sont le réservoir de liquide de refroidissement du moteur et certaines pièces du système d'admission d'air (collecteur, filtre, boîtier papillon...) et de carburant, ainsi que le boîtier de sortie d'eau moteur. Par conséquent, la présente invention concerne également l'utilisation d'une pièce moulée, d'une agrafe ou d'un procédé de raccord tels que décrits précédemment, sous le capot d'un véhicule automobile. Etant donné la température et les sollicitations vibratoires qui règnent à cet endroit, on choisira, en fonction de l'application, un matériau adapté. Ainsi, lorsque la pièce est en polymère thermoplastique, elle est avantageusement en polyamide et de préférence, renforcée de fibres de verre. La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures suivantes : Figure Cl : vue en deux dimensions de l'excroissance d'une pièce moulée selon l'art antérieur et destinée à être raccordée à une tuyauterie Figure C2 : vue du dessus de cette même excroissance Figure C3 : coupe transversale de cette même excroissance selon un plan perpendiculaire à l'axe coupant l'excroissance au niveau de ses évidements Figure C4 : coupe de cette même excroissance selon un plan axial Figure C5 : agrafe selon l'art antérieur Figure C6 : vue du dessus de l'agrafe montée sur l'excroissance Figure C7 : vue en deux dimensions d'une tuyauterie destinée à être emmanchée dans l'excroissance Figure 1 : vue en deux dimensions de l'excroissance tubulaire d'une pièce moulée selon l'invention Figure 2 : vue du dessus de cette même excroissance Figure 3 : coupe transversale de cette même excroissance selon un plan perpendiculaire à l'axe coupant l'excroissance au niveau de ses évidements Figure 4 : coupe de cette même excroissance selon un plan axial Figure 5 : agrafe selon l'invention Figure 6 : vue du dessus de l'agrafe montée sur l'excroissance Figure 7 : vue en deux dimensions d'une tuyauterie destinée à être emmanchée dans l'excroissance Figures C 1 à C7 (qui illustrent un dispositif selon l'art antérieur) : Les figures CI à C4 montrent une partie de pièce selon l'art antérieur, moulée par injection et incluant une excroissance (1) ayant une cavité interne de forme tubulaire et munie de deux évidements (2). Ces évidements ont obtenus au moyen de deux inserts (fines lames d'acier) qui lors démoulage, ont été retirés du moule dans le sens indiqué par les flèches sur la figure C3. Les évidements, qui ont chacun un angle d'ouverture a de 140 , sont répartis sur la toute la circonférence de l'excroissance et il n'est donc pas possible de les obtenir par moulage au moyen d'un seul insert qui ne serait pas imbriqué dans le noyau. La figure C5 montre une agrafe destinée à être insérée (par pinçage des broches) dans ces évidements et la figure C6 montre l'agrafe effectivement insérée dans ces évidements. A la figure C7, l'ensemble pièce moulée/tuyauterie/agrafe a été monté en respectant les étapes suivantes : - montage d'un joint d'étanchéité sur la butée (3) muni d'ergots (4) pour la fixation du joint (non représenté) - insertion de la tuyauterie (5) dans la cavité interne de l'excroissance de la pièce moulée jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la butée et comprime le joint - fixation de l'agrafe sur l'ensemble par insertion de l'agrafe dans les évidements de l'excroissance et dans une gorge annulaire (6) prévue à cet effet dans la tuyauterie. Figures 1 à 7 (qui illustrent une variante préférée de la présente invention) : La numérotation utilisée pour les différents éléments est la même que pour les figures CI à C7. On constate que les évidements (2) sont cette fois répartis du même côté d'un plan axial de la protubérance, ce qui permet le démoulage de l'insert dans une direction perpendiculaire à ce plan. La figure 3 montre que l'angle a vaut moins de 90 , et que l'angle ss, qui détermine l'angle qui embrasse l'ensemble des évidements, vaut 1800 ; la direction de démoulage de l'insert est indiquée par une flèche. La figure 5 illustre une forme particulière de l'agrafe selon la présente invention. Selon cette variante, les broches de l'agrafe comprennent deux protubérances annulaires destinées à être insérées dans les évidements de forme annulaire pratiqués dans l'excroissance. A la figure 6, on voit que les extrémités des branches de l'agrafe ont dû être écartées lors de la mise en place de l'agrafe puisqu'elles sont trop rapprochées pour franchir telles quelles le diamètre de l'excroissance. A la figure 7, l'ensemble pièce moulée/tuyauterie/agrafe a été monté en respectant les étapes suivantes : - montage d'un joint d'étanchéité sur la butée (3) muni d'ergots (4) pour la fixation du joint (non représenté) - insertion de la tuyauterie (5) dans la cavité interne de l'excroissance jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la butée et comprime le joint - fixation de l'agrafe sur l'ensemble par : - insertion des protubérances annulaires dans les évidements de l'excroissance et dans une partie de la gorge annulaire (6) prévue à cet effet dans la tuyauterie - c1ippage des deux extrémités de l'agrafe autour d'une partie de l'excroissance dans sa moitié axiale non pourvue d'évidements ; ce clippage permet de pallier au moins en partie à la perte d'angle utile pour l'insertion des agrafes et de garantir une résistance mécanique suffisante dans la plupart des cas d'utilisation. REVENDICATIONS 1 - Pièce moulée destinée à être raccordée à une tuyauterie au moyen d'une agrafe, caractérisée en ce qu'elle comporte une excroissance ayant une cavité interne de forme tubulaire destinée à recevoir par emmanchement, l'extrémité de la tuyauterie, cette excroissance comportant au moins un évidement destiné à l'insertion d'au moins une partie de l'agrafe, et le ou les évidements étant situés d'un même côté par rapport à un plan axial de cette excroissance. 2-Pièce moulée selon la revendication l, caractérisée en ce que la cavité interne de l'excroissance comporte une butée contre laquelle la tuyauterie à raccorder est apposée lors du raccord. 3-Pièce moulée selon la revendication 2, caractérisée en ce que la butée comporte une gorge et/ou des ergots servant de logement et/ou de points de fixation pour un joint d'étanchéité. 4-Pièce moulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'excroissance comporte deux évidements ayant la forme de sections annulaires couvrant radialement un angle de 180 sur l'excroissance. 5-Procédé de moulage d'une pièce selon les revendications précédentes, consistant à mouler ladite pièce par injection dans un moule comprenant un noyau destiné à réaliser la cavité interne de l'excroissance ainsi qu'un insert destiné à réaliser les évidements dans cette excroissance, l'insert ne pénétrant pas dans le noyau et les directions de démoulage du noyau et de l'insert étant perpendiculaires entre elles. 6-Agrafe permettant de raccorder une tuyauterie à une pièce moulée selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte deux broches destinées à enserrer l'excroissance de la pièce moulée sur au moins une partie de sa moitié axiale non pourvue d'évidements, ce broches comportant des protubérances destinées à être insérées dans les évidements de l'excroissance et étant reliées entre elles par une branche de liaison qui permet la pose et le retrait de l'agrafe. 7-Procédé pour le raccord d'une pièce moulée selon les revendications 2 ou 3 à une tuyauterie au moyen d'une agrafe selon la revendication 6, qui comporte les étapes suivantes : insertion de la tuyauterie dans la cavité interne de l'excroissance jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la butée fixation de l'agrafe sur l'ensemble par insertion des protubérances des branches de l'agrafe dans les évidements de l'excroissance et par clippage des extrémités des branches de l'agrafe autour d'au moins une partie de la moitié de l'excroissance dépourvue d'évidements. 8-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la tuyauterie présente au moins une gorge dans laquelle on vient loger une partie au moins de l'agrafe de manière à bloquer le mouvement axial de la tuyauterie dans la cavité interne de l'excroissance. 9-Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel on place un joint d'étanchéité entre la tuyauterie et la butée de la cavité interne de l'excroissance. 10-Utilisation d'une pièce moulée selon les revendications 1 à 4, d'une agrafe selon la revendication 6 ou d'un procédé de raccord selon les revendications 7 à 9, sous le capot d'un véhicule automobile.