Brevet FR2877883A1 — publié le 20060519

Embout en matière plastique pour réservoir à carburant Les réservoirs à carburant pour automobile sont de plus en plus souvent à base de matière plastique notamment pour des raisons de poids réduit (par rapport à leurs homologues en métal) et de possibilités accrues de moulage de formes complexes. Traditionnellement, les réservoirs en matière plastique sont réalisés par extrusion/soufflage. On obtient ainsi une enveloppe au travers de laquelle sont réalisées des ouvertures qui permettent de recevoir les différentes fonctionnalités du système à carburant, dont le système de remplissage. Celui-ci est généralement constitué : d'un bouchon de remplissage permettant son obturation d'une tête de remplissage et d'un guide pistolet qui constituent généralement ce que l'on appelle l'embout de remplissage et d'une tubulure de remplissage. Les embouts (de remplissage et autres) sont généralement, comme les réservoirs eux-mêmes, soit en métal soit en matière plastique. Les embouts métalliques sont généralement soit connectés par sertissage sur des tubulures en matière plastique ou métalliques, soit soudés sur des tubulures métalliques. Les embouts en matière plastique quant à eux sont généralement connectés à des tubulures en matière plastique également et ce le plus souvent par soudure directe de ces deux composants. Toutefois, une telle connexion implique une opération de soudure de durée et de complexité technique non négligeable lors du montage d'un système à carburant. Alternativement, une simple connexion mécanique entre embout et tubulure peut être réalisée au moyen d'un système impliquant le recours à une bride, des boulons, un collier de serrage.. Toutefois, un tel système ne permet souvent pas le démontage de l'embout sans détérioration de ses composants, et/ou n'est pas suffisamment étanche que pour être utilisé seul (sans fixation complémentaire). Ainsi, dans le document DE 3621948, on décrit le fait de munir une tubulure/embout de réservoir à carburant d'un insert métallique pour renforcer la connexion entre ces 2 pièces, qui a lieu via le recours à un mécanisme de fixation séparé (collier de serrage). Un tel système a donc recours à 2 pièces séparées, qu'il faut fixer sur la tubulure/embout. -2-É L'invention a dès lors pour objet un embout d'un réservoir à carburant qui peut aisément et rapidement être monté sur une tubulure ou une ouverture sans le recours à une opération de soudure ou de fixation mécanique supplémentaire, ladite connexion étant toutefois mécaniquement très résistante et pouvant se démonter/remonter aisément, sans détérioration de ses composants. L'invention concerne à cet effet un embout en matière plastique pour réservoir à carburant, ledit embout comprenant des ergots de sertissage pour sa fixation sur une tubulure ou une ouverture dans le réservoir. Le terme embout est à considérer au sens large et désigne un fait une pièce de forme substantiellement cylindrique qui est destinée à être connectée généralement soit sur une pièce de forme substantiellement tubulaire (tube, bride...) déjà intégrée au réservoir, soit sur une ouverture pratiquée dans le réservoir, la géométrie de la pièce ou de l'ouverture étant telle qu'elle permet la fixation par sertissage de l'embout. De préférence, on vient fixer l'embout sur une tubulure. La présente invention donne de bons résultats lorsque l'embout est un embout de remplissage et est fixé sur la tubulure de remplissage du réservoir. Par sertissage , on entend une opération durant laquelle on déforme (soit de manière permanente, soit de manière temporaire) les ergots, lesquels viennent se positionner sur la tubulure ou l'ouverture (ayant une forme spécifique pour la mise en place de ces ergots) pour obtenir une fixation mécanique de l'embout. A noter que le sertissage peut être intérieur ou extérieur, c.à.d. que l'on peut soit insérer l'embout dans l'ouverture ou la tubulure, soit le disposer par-dessus. Par ergot , on entend en fait tout type de relief (tant en creux, tel qu'un orifice par exemple, qu'en excroissance, tel qu'une patte de fixation par exemple) et qui est soit apte à coopérer avec un relief complémentaire sur la tubulure ou l'ouverture, soit suffisamment souple pour pouvoir se déformer et accrocher la tubulure ou le bord de l'ouverture par clippage. De préférence, il s'agit d'ergots proprement dits, c.à.d. de pattes de fixation. Selon l'invention, l'embout comprend au moins 2 ergots de sertissage qui sont de préférence disposés de manière à être fixés de manière diamétralement opposée sur la tubulure ou l'ouverture et ce afin d'y assurer une connexion solide. De préférence, il en comprend au moins 3, voire 4 qui sont disposés de manière à être fixés à intervalles réguliers sur le pourtour de la tubulure ou de l'ouverture et ce pour que les efforts exercés lors d'une sollicitation de la fixation soient répartis de manière symétrique. Selon l'invention, l'embout peut intégrer directement les ergots, c. à. d. que ceux-ci peuvent être réalisés d'une seule pièce avec lui. Cette variante convient bien dans le cas des embouts moulés, à base de matière thermoplastique par exemple. Alternativement, les ergots peuvent être intégrés à un insert, de préférence métallique. Par insert , on entend une pièce mécaniquement solidaire de l'embout et disposée de manière à pouvoir se fixer sur une tubulure ou une ouverture au moyen de ses ergots tout en dégageant l'entrée de celle-ci. Dans le cas d'une tubulure et d'un embout de remplissage, les ergots sont de préférence fixés sur la surface extérieure de la tubulure de remplissage afin de ne pas diminuer (obstruer) la section de remplissage de cette dernière et de: faciliter le montage. Tout métal convient comme matériau constitutif de l'insert. I)e préférence, on choisit un acier inoxydable ou un métal portant un revêtement adéquat, et ce pour une meilleure résistance à la corrosion, gravillonnage, boue... A noter que selon cette variante de l'invention, l'insert n'est pas nécessairement constitué d'une seule pièce. On pourrait par exemple imaginer une pièce par ergot, les différents ergots étant alors en quelque sorte directement fixés sur l'embout. Toutefois, par facilité, on ne fera par la suite référence qu'à un seul insert. Cet insert peut avoir une forme quelconque. De préférence, il aura une forme substantiellement annulaire afin de pouvoir être placé de manière concentrique avec l'extrémité de la tubulure ou l'ouverture à laquel:!e il est destiné (et ce pour que les efforts exercés lors d'une sollicitation de la fixation soient convenablement répartis). L'insert peut être rendu solidaire de l'embout par toute méthode appropriée. Une méthode qui convient bien, car n'impliquant pas d'étape de fixation spécifique, consiste en le surmoulage de l'insert par au moins une partie de l'embout. Ainsi, de préférence, dans le cas où l'embout est un embout de remplissage et comprend une tête de remplissage et un guide pistolet (généralement inséré au moins en partie dans la tête de remplissage), il est avantageux que l'insert soit surmoulé par le guide pistolet (c.à.d. soit au moins en partie emprisonné par au moins une partie de la matière constitutive de ce dernier). De préférence, au moins une partie de l'insert fait partie intégrante de la paroi de l'embout (c.à.d. comprend de la matière moulée sur deux de ses faces opposées). Dans ce cas, un design adéquat des deux pièces (formes complémentaires) et/ou une modification chimique du matériau constitutif de -4É. l'embout réalisera l'accrochage mécanique souhaité entre les 2 pièces. Une manière qui convient bien à cet effet consiste à munir l'insert d'orifices qui sont remplis par une fraction de la matière plastique de l'embout lors du surmoulage. En fonction de leur géométrie et de leur forme, ces 2 pièces peuvent être soudées, vissées ou clipsées. La matière plastique constitutive de l'embout selon l'invention (et donc, de la tête et du guide pistolet le cas échéant) est de préférence du polyacétal et en particulier, du POM (poly-oxy-méthylène) et ce en vue de mieux répondre aux normes d'émission (LEV II aux Etats-Unis par exemple). Comme expliqué précédemment, l'embout selon l'invention est destiné à être monté sur une tubulure ou une ouverture de réservoir à carburant. Par conséquent, la présente invention concerne également un réservoir à carburant comprenant une tubulure ou une àuverture sur laquelle est serti un embout tel que décrit précédemment. Le réservoir à carburant selon cette variante de l'invention est de préférence un réservoir en matière plastique et/ou muni d'une tubulure de remplissage en matière plastique. Par matière plastique dans le cadre de la présente invention, on entend désigner toute matière comprenant au moins un polymère en résine de synthèse. Tous les types de matière plastique peuvent convenir. Des matières plastiques convenant bien appartiennent à 1a catégorie des matières thermoplastiques. Par matière thermoplastique, on désigne tout polymère thermoplastique, y compris les élastomères thermoplastiques, ainsi que leurs mélanges. On désigne par le terme "polymère" aussi bien les homopolymères que les copolymères (binaires ou ternaires notamment). Des exemples de tels copolymères sont, de manière non limitative: les copolymères à distribution aléatoire, les copolymères séquencés, les copolymères à blocs et les copolymères greffés. Tout type de polymère ou de copolyrnère thermoplastique dont la température de fusion est inférieure à la température de décomposition conviennent. Les matières thermoplastiques de synthèse qui présentent une plage de fusion étalée sur au moins 10 degrés Celsius conviennent particulièrement bien. Comme exemple de telles matières, on trouve celles qui présentent une polydispersion de leur masse moléculaire. En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyhalogénures de vinyle, des polyesters thermoplastiques, des polycétones, des polyamides et leurs copolymères. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement: le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles, les fibres de verre et les fibres polymériques. Il est également possible d'utiliser des structures multicouches constituées de couches empilées et solidaires comprenant au moins un des polymères ou copolymères décrits supra. Les polyoléfines sont généralement préférés. Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PERD). Celui-ci peut avoir subi un traitement de surface (fluoration, sulfonation...) ou comprendre une couche de matériau barrière (par exemple en EVOH ou copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle partiellement hydrolysé) en vue d'en améliorer l'imperméabilité au carburant auquel le réservoir est destiné. Selon l'invention, la tubulure ou l'ouverture (ou son pourtour, plus exactement) comprend de préférence un relief destiné à coopérer avec les ergots de sertissage de l'embout. En particulier, la tubulure/ouverture peut être munie de rigole(s) (ou partie(s) circulaire(s) en creux sur leur pourtour) ayant un profil adéquat pour maintenir les ergots en place une fois qu'ils y sont insérés. Dans ce cas, les ergots ont avantageusement la forme de languettes souples qui viennent se loger dans la ou les rigoles par déformation. Dans le cas où l'embout est serti sur une tubulure et qu'il comprend un insert métallique, selon une variante avantageuse, l'extrémité de ladite tubulure présente une surface annulaire et est en contact avec une surface annulaire correspondante sur l'embout. Par correspondante , on entend que les deux surfaces ont une géométrie telle qu'elles sont au moins partiellemen- en contact l'une avec l'autre. Ce contact peut être direct mais avantageusement, le mouvement axial entre les 2 pièces est limité par une rondelle de compression insérée entre les 2 surfaces de contact. Cette rondelle est de préférence en une matière élastique métallique ou plastique pour permettre la bonne tenue du sertissage sur la tubulure. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, l'embout comprend une gorge (généralement au niveau du guide pistolet dans le cas d'un embout de remplissage) dont le fond constitue au moins en partie la surface annulaire susmentionnée. Cette manière de procéder mène à une connexion particulièrement résistante en flexion. Dans ce cas, l'insert est généralement surmoulé par la partie externe de la gorge. Dans le cas où l'embout est serti sur une tubulure, qu'il comprenne un insert métallique ou non, il y est généralement serti de manière telle que les 2 pièces aient au moins une partie de leur surface (interne pour l'une et externe pour l'autre) en commun (en contact direct, plus précisément). Dans ce cas, il peut être avantageux (surtout dans le cas d'un embout intégrant directement les ergots de sertissage) d'enserrer au moins une partie de cette surface par une bride de manière à renforcer/étanchéifier la connexion. Enfin, pour obtenir une connexion parfaitement étanche entre l'embout et la tubulure ou l'ouverture (ou son pourtour, plus précisément), il est avantageux d'également insérer un joint d'étanchéité entre les 2 et de préférence, un O-ring ou joint circulaire. De préférence, ce joint est à base d'un élastomère fluoré (FPM par exemple) et ce en vue de mieux répondre aux normes d'émission (LEV II aux Etats-Unis par exemple). Dans le cas évoqué ci-dessus où l'embout présente une gorge pour y loger l'extrémité de la tubulure de remplissage, le joint est avantageusement situé dans cette gorge. De manière avantageuse, la tubulure de remplissage est alors munie d'une rigole à cet endroit pour y loger le joint. La dimension de cette rigole sera adaptée à la mis en compression souhaitée pour le joint. La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 à 5, les figures 1 à 3 illustrant une 1"e variante (avec insert métallique) et les figures 4 et 5, une seconde variante (avec intégration directe des ergots sur l'embout et le recours à une bride). Figures 1 à 3: variante avec insert métallique La figure 1 représente une coupe (par un plan comprenant l'axe des pièces) à travers un embout et une tubulure de remplissage d'un réservoir à carburant selon une variante avantageuse de la présente invention. La:Figure 2 représente une vue éclatée en 3 dimensions des éléments constitutifs de cet embout/tubulure et la figure 3, un détail de l'insert et du guide pistolet illustrés à la figure précédente. Dans ces figures, des numéros identiques désignent des pièces identiques. Ainsi, on peut y voir une tête de tubulure (a) reliée à un guide pistolet (2) qui surmoule en partie un insert métallique (3) Le guide pistolet (2) comprend une gorge (4) dans laquelle une tubulure de remplissage (5) est partiellement insérée. L'extrémité de cette tubulure (5) et le fond de la gorge (4) présentent des surfaces annulaires correspondantes et une rondelle de compression (6) est insérée entre ces 2 surfaces. La tubulure de remplissage (5) comprend une 1ère rigole (7) destinée à accueillir un joint d'étanchéité (8), ainsi qu'une 2ème rigole (9) destinée à caler des ergots de sertissage (10) présents sur l'insert (3). L'insert (3) comprend également des orifices (11) destinés à être remplis par de la matière constitutive du guide pistolet (2) lors du surmoulage. A la figure 1, on distingue le mode d'agencement des pièces entre elles lorsque l'embout est monté sur la tubulure, et en particulier: le surmoulage de l'insert (3) par le guide pistolet (2) au niveau de la partie externe de la gorge (4) ; l'insertion de la rondelle de compression (6) entre le guide pistolet (2) et la tubulure (5), dans le fond de la gorge (4) ; l'insertion de l'ergot (10) dans la rigole (9) de la tubulure (5) ; et la présence du joint (7) dans la rigole (8) de la tubulure (5). A la figure 2, on distingue les différentes pièces qui vont être assemblées lors du sertissage, à savoir: l'embout comprenant la tête (1) et le guide pistolet (2) ; - l'insert (3) ; - la tubulure de remplissage (5) ; - la rondelle de compression (6) et le joint (8). Enfin, à la figure 3, on a illustré plus en détails la géométrie de l'insert (3) avec ses ergots (10) et ses orifices (11) pour le surmoulage. Les figures 2 et 3 sont en fait fictives car l'insert (3) y est représenté indépendamment du guide pistolet (2), alors qu'en réalité, l'insert (3) est surmoulé par le guide (2). Figures 4 et 5: variante avec ergots intégrés à l'embout et recours à une bride La figure 4 représente un embout où la tête de tubulure et le guide pistolet sont faits d'une pièce (1, 2), et qui est inséré et serti dans une tubulure de remplissage (5) au moyen d'ergots (10) qui sont moulés d'une seule pièce avec lui. On y voit également une bride (12) qui vient enserrer la tubulure (5) par- dessus l'endroit où l'embout est inséré. La figure 5 représente une vue éclatée de tous les éléments assemblés dans le système illustré à la figure précédente. On y voit notamment deux joints d'étanchéité (8), qui sont montés sur l'embout (1, 2) avant son insertion/sertissage dans la tubulure (5). On y voit également clairement la géométrie des ergots (10) et des évidements (9) destinés à coopérer avec eux, ainsi que la géométrie (design) de la bride destinée à insérer la surface commune entre la tubulure (5) et l'embout (1, 2) une fois que celui-ci est serti dans la tubulure (5). -9É- REVENDICATIONS 1 - Embout en matière plastique pour réservoir à carburant, caractérisé en ce qu'il comprend des ergots de sertissage pour sa fixation à une tubulure ou une ouverture dans le réservoir. 2 - Embout selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 3 ergots qui sont disposés de manière à être fixés à intervalles réguliers sur le pourtour de la tubulure ou de l'ouverture 3 Embout selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ergots sont moulés d'une pièce avec l'embout. 4 - Embout selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ergots font partie d'un insert métallique surmoulé par au moins une partie de l'embout. - Embout selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il constitue un embout de remplissage et comprend une tête de remplissage et un guide pistolet, l'insert étant surmoulé par le guide pistolet. 6 - Embout selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'insert comprend des orifices qui sont remplis par une fraction de la matière plastique constitutive de l'embout. 7 - Réservoir à carburant comprenant une tubulure ou une ouverture sur laquelle est serti un embout selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes. 8 - Réservoir à carburant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'embout comprend un insert métallique et une gorge, et en ce qu'il est serti sur une tubulure dont l'extrémité présente une surface annulaire qui est en contact avec le fond de la gorge de l'embout par l'intermédiaire d'une rondelle de compression. 9 - Réservoir à carburant selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'embout est serti sur une tubulure de manière à ce que les deux pièces aient une portion de surface en commun et en ce qu'une bride enserre une partie de cette surface. - 10 - - Réservoir à carburant selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité est introduit entre l'embout et la tubulure ou le pourtour de l'ouverture, et en ce que ce joint est situé dans une rigole.