Brevet FR2863554A1 — publié le 20050617

DESCRIPTION La présente invention se rapporte à un ensemble de réservoir de carburant et à un procédé de fixation d'un composant dans un réservoir de carburant en utilisant un soudage par induction. Pour gagner du temps et économiser de l'argent de même qu'améliorer la fiabilité, les constructeurs sont passés des réservoirs de carburant en métal à des réservoirs de carburant en matières thermoplastiques. Les réservoirs de carburant en matières thermoplastiques présentent généralement un coût de matériel inférieur, des coûts de fabrication inférieurs, une longévité accrue et ne sont pas sujets à la corrosion. Un problème avec les réservoirs de carburant en matières thermoplastiques est que les vapeurs peuvent pénétrer à travers les parois des réservoirs de carburant. Pour traiter ce problème de pénétration et au vu des exigences plus sévères vis-à-vis des émissions, les constructeurs ont ajouté des couches résistant à la pénétration aux réservoirs de carburant et ont essayé de fabriquer des réservoirs de carburant à partir du minimum de pièces possible. Bien que les couches résistant à la pénétration et les réservoirs de carburant moulés par soufflage diminuent la pénétration, des problèmes se produisent encore lorsque des composants, tels que des tubes de remplissage, des tubes de mise à l'air libre, des soupapes en cas de retournement et des soupapes de mise à l'air libre, sont fixés au réservoir de carburant. Durant la fixation, de nombreux constructeurs percent des trous à travers la paroi du réservoir de carburant et soudent le composant à l'extérieur du réservoir de carburant. Cependant, chaque ouverture rompt la couche résistant à la pénétration en créant des passages de pénétration. A titre de variante pour créer des trous séparés pour chaque composant, certains constructeurs ont essayé de déplacer les composants fixés à l'intérieur du réservoir en utilisant un seul trou d'accès. Dans cette approche, le composant est fixé à une surface intérieure facilement accessible depuis le trou d'accès en soudant directement le composant au réservoir de carburant en utilisant un soudage par plaque chauffante. Dans un soudage par plaque chauffante, une plaque disposée entre le composant et le réservoir de carburant est chauffée, habituellement par l'intermédiaire d'un chauffage ohmique, jusqu'à ce que le composant soit en mesure d'être lié au réservoir de carburant et la plaque est déplacée de sorte que le composant peut être mis en contact avec le réservoir de carburant pour former une zone de liaison lorsque le composant et le réservoir de carburant refroidissent. Bien que cette approche diminue le nombre de passages de pénétration potentiels, les composants sont situés généralement approximativement à l'opposé de l'ouverture à l'intérieur de la paroi du réservoir de carburant dans une zone de liaison limitée. La zone de liaison limitée inclut habituellement un ensemble de pompe et de capteur de niveau de carburant maintenu par des tiges chargées par des ressorts contre le fond du réservoir de carburant. Les tentatives pour décaler le composant de la zone de liaison limitée ont résulté en des durées de cycle de fabrication prolongées en raison du délai de refroidissement des éléments chauffants utilisés pour souder le composant sur la paroi du réservoir avant le retrait du réservoir de carburant. En outre, des éléments chauffants utilisés couramment (tels que des plaques chauffantes) ont une masse importante exigeant une durée excessive pour chauffer et refroidir l'élément chauffant. Au vu de ce qui précède, un besoin existe d'un procédé comportant des durées de cycle plus rapides pour souder des composants sur une surface intérieure d'un réservoir de carburant et de préférence, d'un procédé qui permettent au composant d'être fixé à une surface de réservoir décalée de l'ouverture d'accès. En vue de répondre à ce besoin, la présente invention propose un procédé de fixation d'un composant à un réservoir de carburant comportant une paroi définissant une cavité de réservoir, une surface intérieure, une surface extérieure, et une ouverture d'accès s'étendant à travers la paroi, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: le positionnement du composant en contact avec la surface intérieure du réservoir de carburant, et le soudage par induction du composant sur la surface intérieure du réservoir de carburant. L'étape de soudage par induction du composant peut, en outre, comprendre les étapes consistant à : exciter ou alimenter une bobine d'émetteur pour chauffer un récepteur d'induction positionné à proximité de soudage d'une surface de soudure du composant pour souder le composant sur la surface intérieure, et désexciter ou désénergiser la bobine d'induction après que le composant est soudé au réservoir de carburant. Avantageusement, ladite étape de positionnement du composant en contact avec la surface intérieure du réservoir de carburant comprend en outre l'insertion du composant à travers l'ouverture d'accès et le décalage du composant par rapport à l'ouverture d'accès. Selon une première variante de réalisation, le procédé peut comprendre, en outre: la saisie du composant à l'aide d'un élément de support ou de maintien, l'insertion de l'élément de support à l'intérieur de l'ouverture d'accès, et le déplacement de l'élément de support à une position décalée par rapport à l'ouverture d'accès avant le soudage du composant sur la surface intérieure. Selon une seconde variante de réalisation, le procédé peut comprendre, en outre, les étapes consistant à : coupler le composant à un élément de support ou de maintien sur un bras, insérer le composant et l'élément de support à l'intérieur de l'ouverture d'accès définie par le réservoir de carburant, et manipuler le bras pour positionner le composant en contact avec la surface intérieure à un emplacement décalé par rapport à l'ouverture d'accès. Ainsi, la présente invention se rapporte principalement à un procédé de fixation d'un composant dans un réservoir de carburant et à la paroi du réservoir de carburant en utilisant un soudage par induction. Le procédé comprend généralement les étapes consistant à mettre le composant en contact avec la surface intérieure du réservoir de carburant et à souder par induction le composant sur la surface intérieure du réservoir de carburant. L'étape consistant à souder par induction le composant peut en outre comprendre les étapes d'excitation d'une bobine d'émetteur pour chauffer un récepteur d'induction positionné à proximité de soudage d'une surface de soudure du composant et de désexcitation de la bobine d'induction après que le composant a été soudé au réservoir de carburant. Un élément de support peut saisir le composant et insérer le composant à travers l'ouverture d'accès du réservoir de carburant. Le composant est généralement déplacé à une position décalée de l'ouverture d'accès et mis en contact avec la surface intérieure avant le soudage du composant sur la surface intérieure. Le bras manipule généralement le composant à une position en contact avec la surface intérieure à un emplacement décalé de l'ouverture d'accès. Le dispositif de soudage par induction peut comprendre une bobine d'émetteur et un récepteur d'induction à proximité de soudage du composant pour souder par induction une surface du composant au réservoir de carburant. Le procédé comprend les étapes d'excitation de la bobine d'émetteur pour chauffer le récepteur d'induction relié au bras et de désexcitation de la bobine d'émetteur après que le composant a été soudé par induction sur la surface intérieure du réservoir de carburant. L'ensemble de réservoir de carburant peut comprendre un réservoir de carburant comportant une paroi définissant une cavité, une surface intérieure, une surface extérieure, et une ouverture d'accès s'étendant à travers la paroi et communiquant avec la cavité et un composant soudé par induction sur la surface intérieure. Le composant est généralement décalé de l'ouverture d'accès et comprend une surface de soudure et un récepteur d'induction fixé audit composant à proximité de soudage de la surface de soudure. Le récepteur d'induction peut être un élément moulé en une seule pièce dans le composant. Une portée supplémentaire de l'applicabilité de la présente invention deviendra évidente d'après la description détaillée, les revendications et les dessins suivants. Cependant, on devra comprendre que la description détaillée et les exemples spécifiques, bien qu'indiquant des modes de réalisation préférés de l'invention, sont donnés à titre d'illustration uniquement, du fait que divers changements et modifications restant dans l'esprit et la portée de l'invention deviendront évidents pour l'homme de l'art. La présente invention sera plus complètement comprise d'après la description détaillée donnée ci-dessous et les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un réservoir de carburant, La figure 2 est une vue en coupe partielle du réservoir de carburant de la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe agrandie de la paroi du réservoir de carburant, La figure 4 est une vue en perspective du bras maintenant un composant à l'intérieur du réservoir de carburant, La figure 5 est une vue en coupe agrandie de la zone de liaison entre le composant et la paroi du réservoir de carburant, et La figure 6 est une vue en coupe agrandie différente de la zone de liaison entre le composant et la paroi de réservoir de carburant. Un ensemble de réservoir de carburant 10 conçu conformément au mode de réalisation illustré est représenté sur les figures 1 et 2. L'ensemble de réservoir de carburant 10 comprend généralement un réservoir de carburant 20 définissant une ouverture d'accès 24 et comportant une surface intérieure 26 à laquelle un composant 30 est soudé par induction. Le soudage par induction du composant 30 au réservoir de carburant 20 permet au composant d'être déplacé par rapport à l'ouverture 24 sans rencontrer les nombreux problèmes associés habituellement à l'utilisation d'un élément chauffant pour souder directement le composant. On notera en particulier que la possibilité de positionner le composant 30 à l'endroit souhaité dans le réservoir de carburant, y compris dans des zones décalées par rapport à l'ouverture d'accès 24, permet des emplacements de montage supplémentaires, élimine de nombreux problèmes de conditionnement et permet d'améliorer les performances de certains composants. Le soudage par induction diminue également les durées de cycle en réduisant le temps d'attente associé au chauffage et au refroidissement des éléments chauffants classiques. Une diversité d'ensembles de soudage par induction peuvent être utilisés pour fixer les composants 30 à la surface intérieure 26 du réservoir de carburant. Un ensemble représentatif 49 est illustré et décrit ici et comprend généralement un bras articulé 50 comportant un élément de support 52 configuré pour maintenir de façon libérable le composant. Le bras 50 peut être commandé depuis l'extérieur du réservoir par l'intermédiaire de techniques classiques pour positionner et souder par induction sélectivement les composants sur les sections de la surface intérieure 26 qui sont décalées de la zone de liaison limitée habituellement utilisée avec des techniques de soudage classiques. Le procédé de la présente invention comprend généralement les étapes consistant à fixer le composant 30 à l'élément de support 52 (figure 4), à actionner le bras 50 pour positionner le composant dans le réservoir de carburant, à souder par induction le composant au réservoir de carburant 20, à libérer le composant de l'élément de support et à retirer le bras et l'élément de support du réservoir de carburant. Le réservoir de carburant 20 comprend une paroi 22 définissant une cavité 21. Dans le mode de réalisation illustré, le réservoir de carburant 20 est moulé par soufflage. La paroi 22 comprend la surface intérieure 26, une surface extérieure 28, et une couche résistant à la pénétration 27 entre celles-ci. L'ouverture d'accès 24 s'étend à travers la paroi 22 et permet l'insertion et le retrait de composants 30 tels que des soupapes pour retournement, des soupapes de mise à l'air libre de vapeur, des pompes de carburant, des flotteurs et des tubes maintenus par des attaches. Les couches formant les surfaces intérieure et extérieure 26, 28 sont formées généralement à partir d'un matériau polymère tel qu'une polyoléfine ou une autre matière thermoplastique appropriée. La couche résistant à la pénétration 27 est généralement formée à partir d'un matériau présentant un taux de pénétration approprié tel que du nylon, un copolymère d'éthylène et d'alcool vinylique (EVOH), des polymères de cristaux liquides (LCP) ou d'autres matériaux résistant à une pénétration. Le réservoir de carburant 20 peut être formé selon une diversité de tailles, de formes et de configurations en fonction des exigences de conditionnement et de sécurité du véhicule et d'autres objectifs de conception. Le composant 30 comprend une surface de soudure 32 (figures 4 et 5) formée à partir d'un matériau qui est approprié à un soudage sur la surface intérieure 26 du réservoir de carburant 20. La forme ou la configuration de la surface de soudure 32 peut être modifiée comme nécessaire pour améliorer les durées de cycle ou permettre une soudure plus sûre entre le réservoir de carburant 20 et le composant. Comme avec les ensembles de soudage par induction classiques, l'ensemble 49 de la présente invention comprend une bobine d'émetteur 40 et un récepteur 41. La bobine d'émetteur 40 est située à l'extérieur du réservoir de carburant 20 et peut être positionnée à une proximité nécessaire de la zone de la surface du réservoir où le composant 30 doit être fixé. Le récepteur 41 peut être séparé de l'élément de support et du composant, couplé à l'élément de support 52 ou au composant 30 (figure 5) ou inclus dans le composant lui-même (figure 6). A titre d'illustration, la figure 6 représente une pièce rapportée d'induction 34, telle qu'une bobine métallique, fixée au composant près de la surface de soudure 32 ou moulée à l'intérieur de celui-ci, afin de faciliter la fusion d'une partie de la surface de soudure en vue d'une liaison au réservoir de carburant 20. En variante, des particules d'induction (non représentées) peuvent être ajoutées au composant 30, à proximité de la surface de soudure à la place de la pièce rapportée d'induction 34. Le moulage en une seule pièce de la pièce rapportée d'induction 34 dans le composant 30 ou sinon la fixation du récepteur au composant lui-même, élimine le besoin de retirer tout élément chauffant du réservoir après soudage, ce qui améliore ainsi les durées de cycle. Comme représenté sur la figure 5 et indiqué ci-dessus, le composant 30 peut être réalisé sans pièce rapportée d'induction 34 ou sans particules d'induction moulées de façon solidaire, par exemple en plaçant le récepteur d'induction 41, tel que l'élément d'induction illustré 56, sur l'élément de support 52 ou le bras 50, à proximité immédiate de la surface de soudure 32. Dans le mode de réalisation illustré, le bras 50 est un bras robotisé qui s'articule pour positionner le composant 30. Un bras robotisé permet un retour en position et peut suivre des instructions appropriées pour placer le composant. Tout autre dispositif capable de placer le composant 30 dans une position décalée ou déplacée par rapport à l'ouverture d'accès 24 peut être utilisé, tel qu'un gabarit fixe pour saisir et positionner ou une liaison demi-flexible. Le type de bras 50 utilisé peut dépendre de la position du composant 30. Après que le composant 30 a été fixé à la surface intérieure 26 du réservoir de carburant, des éléments supplémentaires pour le fonctionnement du composant peuvent être assemblés comme cela est bien connu dans la technique des réservoirs de carburant. De multiples composants peuvent être liés au réservoir de carburant par soudage par induction. En général, chaque composant 30 attaché est fixé au réservoir de carburant 20 au niveau d'une zone de liaison 14, lorsque la surface de soudure 32 du composant 30 fond sur la surface intérieure 26 du réservoir de carburant. Le procédé d'assemblage du réservoir de carburant sera à présent décrit plus en détail. Dans le mode de réalisation illustré, le composant 30 est fixé à l'intérieur de l'élément de support 52 sur l'extrémité du bras 50. L'élément de support 52 et le bras 50 peuvent être de toute configuration permettant de soutenir le composant 30 et de décaler le composant à la position souhaitée. Comme représenté sur la figure 4, le bras 50 est un bras articulé comportant l'élément de support 52 à une extrémité. L'élément de support 52 comprend une cavité à extrémité ouverte 60 configurée pour recevoir le composant 30. Comme cela est représenté sur les figures 5 et 6, l'ensemble 49 peut comprendre un conduit sous vide 68 communiquant avec la cavité 60 de même que des éléments de sollicitation, tels que l'ensemble de ressort illustré 58. Une source de vide ou un autre moyen de commande d'actionnement, illustré de façon simplifiée par la référence numérique 62, communique avec le conduit 68 et est sélectivement activé pour maintenir le composant dans l'élément de support 52 alors que le composant 30 est déplacé depuis l'ouverture 24 jusqu'à la position souhaitée à l'intérieur du réservoir de carburant 20. Le bras 50 et l'élément de support 52 sont insérés généralement à travers l'ouverture d'accès 24 et déplacés vers la position appropriée. Telle qu'elle est utilisée dans cette demande, l'expression "déplacé ou décalé par rapport à l'ouverture d'accès" vise à englober le déplacement du composant à l'intérieur du réservoir dans quelque endroit que ce soit à l'extérieur de la zone de liaison limitée 12 illustrée sur la figure 2. La zone de liaison limitée 12 est la zone sur la surface intérieure 26 opposée à l'ouverture d'accès 24 et visible depuis l'ouverture d'accès où les mécanismes de soudage classiques pourraient éventuellement fonctionner. En permettant un soudage efficace des composants sur des zones à l'extérieur de la zone de liaison limitée 12 utilisée dans la technique antérieure, la présente invention offre de nombreuses options de montage qui n'étaient pas auparavant possibles dans la technique et des améliorations correspondantes concernant le conditionnement et les performances. En outre, le déplacement ou le décalage du composant par rapport à l'ouverture permet au composant 30 d'être soudé au même côté du réservoir de carburant que l'ouverture d'accès 24, comme illustré sur la figure 2. Après que le bras 50, l'élément de support 52 et le composant 30 sont insérés à travers l'ouverture et déplacés vers la position appropriée, la surface de soudure 32 du composant 30 est mise en contact avec la surface intérieure 26 du réservoir de carburant 20. Par exemple, la source de vide ou toute autre source d'actionnement peut être désactivée pour libérer le vide dans la chambre 51, après quoi l'ensemble de ressort 58 sollicite le composant 30 vers la surface intérieure 26. Avec le composant 30, en particulier la surface de soudure 32, en contact avec la surface intérieure 26, le composant est prêt à être soudé au réservoir de carburant. Le composant 30 étant en place, la bobine d'émetteur d'induction 40 est placée suivant une relation d'opposition par rapport au récepteur 41, la paroi du réservoir de carburant 22 se trouvant entre ceux-ci (figures 5 et 6). La bobine d'émetteur d'induction 40 peut être tout système ou bobine d'induction bien connu dans la technique pour une utilisation dans le soudage par induction. La bobine d'émetteur d'induction 40 peut également être mise en place avant que le composant 30 ne soit déplacé à la position appropriée. Le positionnement réel de la bobine d'émetteur 40 de même que la taille, la forme et la configuration peuvent varier comme il se doit pour maximiser l'efficacité du soudage par induction. La bobine d'émetteur 40 étant en place, de l'énergie est fournie à la bobine d'émetteur d'induction pour amener le récepteur d'induction 41, tel que la pièce rapportée d'induction 34, à augmenter en température. De l'énergie est appliquée à la bobine d'émetteur 40 jusqu'à ce que la pièce rapportée d'induction 34 soit suffisamment chauffée pendant suffisamment de temps pour souder le composant 30 au réservoir de carburant. Plus particulièrement, la bobine d'émetteur d'induction 40 amène le récepteur d'induction 56 à augmenter en température de sorte que la matière thermoplastique du composant 30 fond pour créer une liaison entre le composant 30 et la surface intérieure 26 du réservoir de carburant 20. Les récepteurs d'induction 56 présentent généralement une masse inférieure à celle des éléments chauffants classiques et par conséquent chauffent et refroidissent plus rapidement que ceux-ci, en améliorant ainsi les durées de cycle. Le composant 30 étant soudé au réservoir, l'alimentation vers la bobine d'émetteur d'induction 40 est interrompue, permettant ainsi au récepteur d'induction 56, par exemple la pièce rapportée d'induction 34, de refroidir. Si le composant 30 contient la pièce rapportée d'induction, l'élément de support 52 et le bras 50 peuvent être retirés du réservoir de carburant une fois que la zone de liaison 40 durcit suffisamment pour fixer le composant 30 sur le réservoir de carburant 20. Si le récepteur d'induction 56 est situé dans l'élément de support 52, le récepteur d'induction est amené à refroidir suffisamment pour empêcher tout endommagement durant la désolidarisation de l'élément de support. En outre, en utilisant un récepteur d'induction à la place d'un élément chauffant, des câbles d'alimentation peuvent être éliminés, ce qui résulte en un bras léger et contrôlable. En outre, un chauffage par induction permet à un flux de chaleur important d'être appliqué sans nécessiter des masses préchauffées relativement importantes requises pour des éléments chauffants par résistance classiques, en réduisant donc la probabilité d'un endommagement de l'ensemble de réservoir de carburant durant l'insertion et le retrait du dispositif. La description précédente révèle et décrit un mode de réalisation d'exemple de la présente invention. L'homme de l'art se rendra facilement compte d'après une telle description et d'après les dessins annexés que divers changements, modifications et variantes peuvent être apportés à celle-ci sans s'écarter de l'esprit véritable et de la portée équitable de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation d'un composant (30) à un réservoir de carburant (20) comportant une paroi (22) définissant une cavité de réservoir (21), une surface intérieure (26), une surface extérieure (28), et une ouverture d'accès (24) s'étendant à travers la paroi (22), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: le positionnement du composant (30) en contact avec la surface intérieure (26) du réservoir de carburant (20), et le soudage par induction du composant (30) sur la surface intérieure (26) du réservoir de carburant (20). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de soudage par induction du composant (30) comprend en outre les étapes consistant à : exciter ou alimenter une bobine d'émetteur (40) pour chauffer un récepteur d'induction (41) positionné à proximité de soudage d'une surface de soudure (32) du composant pour souder le composant (30) sur la surface intérieure (26), et désexciter ou désénergiser la bobine d'induction (40) après que le composant (30) est soudé au réservoir de carburant (20). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de positionnement du composant (30) en contact avec la surface intérieure (26) du réservoir de carburant (30) comprend en outre l'insertion du composant (30) à travers l'ouverture d'accès (24) et le décalage du composant (30) par rapport à l'ouverture d'accès (24). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre: la saisie du composant (30) à l'aide d'un élément de support ou de maintien (52), l'insertion de l'élément de support (52) à l'intérieur de l'ouverture d'accès (24), et le déplacement de l'élément de support (52) à une position décalée par rapport à l'ouverture d'accès (24) avant le soudage du composant (30) sur la surface intérieure (26). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les étapes consistant à : coupler le composant (30) à un élément de support ou de maintien (52) sur un bras (50), insérer le composant (30) et l'élément de support (52) à l'intérieur de l'ouverture d'accès (24) définie par le réservoir de carburant (20), et manipuler le bras (50) pour positionner le composant (30) en contact avec la surface intérieure (26) à un emplacement décalé par rapport à l'ouverture d'accès (24).