Brevet FR2908087A1 — publié le 20080509

Système de remplissage d'un réservoir La présente invention concerne un système de remplissage d'un réservoir, en particulier d'un réservoir à carburant. Les tubulures de remplissage présentes sur les réservoirs à carburant, en particulier les réservoirs embarqués dans les véhicules automobiles, sont obturées pendant l'utilisation normale du réservoir, en dehors des périodes de remplissage. L'obturation est généralement réalisée au moyen d'un bouchon que l'on introduit dans la partie supérieure de la tubulure tout en lui imprimant un mouvement de rotation afin de fermer la tubulure de manière étanche aux liquides et aux gaz. Les opérations d'enlèvement du bouchon avant remplissage du réservoir, de replacement de ce bouchon et de fermeture de la tubulure après remplissage sont la plupart du temps effectuées manuellement par l'utilisateur. Lorsque le remplissage du réservoir se termine, un oubli de replacement du bouchon peut parfois se produire et donne lieu alors à la perte de ce dernier et au maintien de la tubulure ouverte à l'atmosphère pendant un temps plus ou moins long. Durant cette période, des pertes en carburant liquide peuvent survenir et des vapeurs s'échappent dans l'atmosphère ambiante. Dans le but d'éviter les pertes de bouchon et la contamination de l'atmosphère qui s'en suit, des systèmes d'obturation intégrés à la tubulure de remplissage, souvent appelés systèmes "capless", ont été proposés, en remplacement du bouchon traditionnel. Ainsi, la demande FR 2861655 au nom de la demanderesse propose un système d'obturateur intégré automatique comprenant un volet d'entrée qui s'ouvre (bascule par rotation autour d'un axe) sous l'action d'un pistolet de remplissage et qui est verrouillable à l'aide d'un vérin comprenant une tige escamotable par un mouvement linéaire. Un tel mécanisme de blocage est encombrant et en outre, agit très localement sur l'obturateur et risque donc de l'endommager au cas où un utilisateur essayerait de forcer son mouvement en position bloquée. Dès lors, la demande WO 2005/105505 également au nom de la demanderesse propose un dispositif de verrouillage amélioré comprenant une 2908087 2 pièce mobile et un actionneur, la pièce mobile comprenant un volet de verrouillage et l'actionneur commandant le positionnement par rotation du volet de verrouillage dans une fente de la tête de tubulure de façon à empêcher le basculement du volet d'entrée. La rotation du volet de verrouillage ayant lieu 5 autour d'un axe parallèle à celui de la tête de tubulure, ce volet est donc entièrement à l'extérieur de la tubulure dans la position ouverte du dispositif, d'où un encombrement non négligeable dans cette position. Pour résoudre ce problème, la demanderesse a imaginé un dispositif de verrouillage dans lequel le volet de verrouillage est mobile par rotation autour 10 d'un axe substantiellement perpendiculaire à celui de la tête de tubulure et de préférence, positionné au voisinage du bord du volet, de manière à ce que, en position ouverte (escamotée), l'encombrement qu'il provoque au voisinage de la tubulure soit minimal. Dans un tel dispositif, on peut donc utiliser un volet de verrouillage de grande surface et donc, mieux répartir l'effort en cas de tentative 15 de forçage par l'utilisateur. La présente invention concerne dès lors un système de remplissage d'un réservoir comprenant une tubulure de remplissage et une tête de tubulure comprenant un volet d'entrée et un mécanisme de verrouillage comprenant une pièce mobile et un actionneur, la pièce mobile comprenant un volet de 20 verrouillage et l'actionneur commandant le positionnement par rotation du volet, caractérisé en ce que le volet de verrouillage est mobile par rotation autour d'un axe substantiellement perpendiculaire à celui de la tête de tubulure. La présente invention peut s'appliquer à tout type de réservoir destiné à être rempli au moyen d'un pistolet de remplissage automatique (qui déclenche 25 automatiquement en fin de remplissage). Elle donne de bons résultats avec les réservoirs à carburant. Dans le dispositif selon l'invention, le réservoir est constitué d'une enceinte fermée, dont la forme n'est pas critique. Le réservoir doit normalement être réalisé en une matière étanche et inerte chimiquement aux liquides auxquels 30 il est destiné, par exemple aux combustibles liquides volatils dérivés du pétrole, utilisés pour la propulsion automobile. Des exemples de liquides utilisables dans le réservoir auquel l'invention se rapporte comprennent les carburants pour l'alimentation des moteurs thermiques des véhicules automobiles, en particulier l'essence et le gasoil, les liquides organiques utilisés comme combustible ou comme comburant pour l'alimentation des piles à combustibles destinées à générer un courant électrique. Des matières utilisables pour la réalisation du 2908087 3 réservoir comprennent notamment les métaux (particulièrement l'acier) et les matières plastiques. On utilise avec avantage des polymères et des copolymères dérivés d'oléfines, particulièrement de l'éthylène. Le polyéthylène, et en particulier le polyéthylène haute densité (HDPE) est spécialement recommandé 5 dans le cas de réservoirs destinés à des liquides combustibles volatils dérivés du pétrole. La paroi du réservoir peut être constituée d'une seule couche de matière thermoplastique ou de deux couches. Une ou plusieurs autres couches supplémentaires possibles peuvent, de manière avantageuse, être constituées de 10 couches en matériau barrière aux liquides et/ou aux gaz. De préférence, la nature et l'épaisseur de la couche barrière sont choisies de manière à limiter au maximum la perméabilité des liquides et des gaz en contact avec la surface intérieure du réservoir. De préférence, cette couche est à base d'une résine barrière c'est-à-dire d'une résine imperméable au carburant telle que l'EVOH par 15 exemple (copolymère éthylène û acétate de vinyle partiellement hydrolysé). Alternativement, le réservoir peut être soumis à un traitement de surface (fluoration ou sulfonation) ayant pour but de le rendre imperméable au carburant. Le réservoir selon l'invention comprend de préférence une couche barrière à base d'EVOH située entre des couches externes à base de PEHD. 20 Le système de remplissage selon l'invention comprend une tubulure de remplissage et une tête de tubulure comprenant de préférence une ouverture de sortie et une ouverture d'entrée obturée par un volet pivotant. Ce volet est généralement une plaque qui peut avoir une forme quelconque. Toutefois, étant donné que les ouvertures d'entrée et de sortie de la tête sont généralement 25 circulaires, il s'agit généralement d'une plaque circulaire. Cette plaque bascule/pivote généralement à l'intérieur de la tête de tubulure sous l'action d'un pistolet de remplissage. Ce mouvement est de préférence une rotation autour d'un axe situé en une extrémité (au voisinage d'une tangente à la circonférence) du volet. Le volet d'entrée est généralement maintenu dans sa position de 30 fermeture par une pièce précontrainte (ressort par exemple). Dans une variante préférée, cette pièce et l'axe ne font qu'un c.à.d. que l'axe consiste en un ressort rigide précontraint. A noter que cette variante donne de bons résultats également en dehors du cadre de l'invention, pour tout volet basculant autour d'un axe et obturant une (tête de) tubulure de remplissage. 35 De préférence, les matériaux constitutifs possibles et préférés pour la tubulure, la tête, le volet et l'obturateur sont des matières plastiques. Les 2908087 4 polyamides (de préférence renforcés par des fibres de verre ou de carbone par exemple) et les polyacétals (tel que le POM ou polyoxyméthylène) donnent de bons résultats. Le volet de verrouillage du système selon l'invention peut avoir une forme 5 quelconque. Toutefois, celle-ci sera de préférence adaptée à la fois pour avoir une grande surface de contact avec le volet d'entrée lorsque le système est verrouillé, et à présenter un relief de guidage pour l'introduction d'un pistolet de remplissage lorsque le système est déverrouillé. Une forme qui convient bien est celle d'une sorte de croissant de lune creux ou, en d'autres termes: d'une portion 10 de pièce annulaire, cette pièce ayant un orifice central présentant: un relief interne incurvé c.à.d. une section variant de manière continue et dessinant une surface interne concave ; sur la face supérieure de la pièce annulaire, un diamètre légèrement supérieur à celui du volet d'entrée et sur la face inférieure de la pièce annulaire, un 15 diamètre inférieur à celui de ce même volet de manière à ce que cette face puisse efficacement bloquer le volet lorsque le système est verrouillé. Une telle géométrie est illustrée dans la figure 6 en annexe au présent mémoire. Selon l'invention, le volet de verrouillage est mobile par rotation autour 20 d'un axe qui est substantiellement perpendiculaire à celui de la tête de tubulure. De préférence, cet axe est situé sous une extrémité du volet d'entrée (au voisinage d'une tangente à sa circonférence inférieure). Il peut s'agir d'un axe physique (tige continue) intégré ou fixé à la tête de tubulure. Toutefois, de préférence, il s'agit d'un axe virtuel (c.à.d. ne se présentant pas sous la forme 25 classique d'une tige continue) qui fait partie intégrante du volet de verrouillage et dont les extrémités sont constituées par des excroissances dudit volet permettant d'en assurer la rotation et/ou la fixation dans la tête de tubulure. Dans le système selon l'invention, l'actionneur peut être situé à proximité dudit volet ou dans l'habitacle du véhicule. Il peut être un actionneur mécanique 30 (actionné manuellement) tel qu'un bouton ou une autre pièce de préhension aisée solidaire du volet ou un actionneur à commande électrique, électromagnétique ou manuelle. Cet actionneur peut être associée au verrouillage des portes du véhicule, les fonctions d'ouverture, de fermeture et de verrouillage réunies sur une même pièce permettent un gain économique non négligeable et facilitent 35 l'assemblage sur véhicule. 2908087 5 De préférence, l'actionneur du système selon l'invention comprend un moteur (de préférence électrique) mettent en mouvement au moins une pièce mobile (par exemple une tige qui avance/recule; une vis qui tourne dans un sens ou dans l'autre...). De manière tout particulièrement préférée, le moteur met 5 directement en mouvement une pièce mobile, qui met à son tour en mouvement une deuxième pièce mobile. De préférence, cette dernière est solidaire du volet de verrouillage et son mouvement est rotatif de manière à provoquer la rotation du volet de verrouillage autour de son axe. Un actionneur simple et qui donne de bons résultats est un actionneur 10 comprenant: - une vis sans fin; un moteur électrique susceptible de provoquer la rotation de la vis tant à droite qu'à gauche; et une (fraction de) roue munie d'engrenages (dentée) complémentaires au pas 15 de la vis, disposée perpendiculairement à et en contact avec celle-ci; ladite roue étant intégrée ou fixée à une extrémité du volet de verrouillage. Dans cette variante, lorsque le moteur fait tourner la vis, celle-ci provoque à son tour la rotation de la roue qui entraîne la rotation du volet autour de son axe pour déverrouiller le système. Une rotation de la vis dans le sens inverse ramène 20 la roue et le volet dans leur position initiale (de verrouillage du système). Pour éviter tout contact du moteur électrique avec le carburant (liquide ou vapeur), celui-ci se trouve de préférence dans un boîtier étanche au carburant. Afin qu'un utilisateur sache dans quelle état se trouve le système selon l'invention (verrouillée ou déverrouillée), il est avantageux que celui-ci 25 comprenne un mécanisme d'affichage dudit état. Dans le cas d'un système avec roue dentée (par exemple comme celui décrit ci-dessus), un moyen simple de réaliser cela consiste à intégrer à ladite roue, une surface d'affichage tournant avec ladite roue et comportant deux logos différents respectivement visibles pour l'utilisateur lorsque le système est en position verrouillée et déverrouillée. Il peut 30 par exemple s'agir d'un cadenas vert pour la position déverrouillée et rouge pour la position verrouillée. Dans cette variante, la tête de tubulure comporte de préférence une fenêtre dont l'emplacement est tel que respectivement le cadenas vert ou le rouge vienne s'y afficher selon la position de la roue. La fixation du volet de verrouillage et de son mécanisme d'actuation dans 35 la tête de remplissage peut être réalisée de toute manière connue permettant la rotation dudit volet. Afin de faciliter le remplacement de ces éléments s'ils sont 2908087 endommagés, il est avantageux de faire en sorte qu'ils soient aisément démontables sans endommager la tête. Un moyen qui convient bien consiste à munir le volet, de préférence en l'une de ses extrémités (excroissances de fixation), de deux languettes souples précontraintes que l'on insère dans un 5 orifice de la tête de tubulure, qui sont, par défaut, maintenues écartées dans cet orifice et qui comprennent des ergots (terminaisons, excroissances) de géométrie et de taille appropriées pour que, si l'on pince (manuellement ou à l'aide d'un outil approprié tel qu'une pince par exemple) les languettes au moyen de ces ergots (pour les accoler l'une à l'autre), on peut aisément retirer le volet du 10 système. Quant au mécanisme d'actuation du volet, il est de préférence fixé au moins en partie dans un boîtier extérieur à la tête de tubulure et réalisé en plusieurs parties de manière à pouvoir être aisément ouvert et fermé pour en remplacer les pièces éventuellement défectueuses. Comme déjà évoqué précédemment, ce boîtier est de préférence étanche au carburant. 15 La présente invention peut s'appliquer à tout système de remplissage comprenant un volet d'entrée basculant sous l'action d'un pistolet de remplissage. Elle donne en particulier de bons résultats avec les systèmes comprenant en outre un obturateur sous jacent audit volet et assurant une fermeture étanche du système même en position déverrouillée du volet. 20 L'obturateur du système selon cette variante de l'invention peut être quelconque. Il peut par exemple s'agir d'un second volet pivotant sous l'action d'un pistolet de remplissage et qui peut ou non également être verrouillable. Selon une autre variante, qui est préférée, l'obturateur est un boisseau rotatif tel que décrit dans la demande FR 2 861 655 susmentionnée. Dans cette 25 variante, le volet d'entrée est relié au boisseau par un organe d'accouplement de telle sorte qu'une poussée exercée sur le volet par un pistolet de remplissage provoque un basculement du volet dans la tête de remplissage et une rotation du boisseau, plaçant une ouverture cylindrique dudit boisseau dans l'alignement des ouvertures d'entrée et de sortie de la tête. 30 Dans un mode de réalisation particulier, l'organe d'accouplement comprend deux pignons en prise, l'un des pignons étant solidaire du boisseau et l'autre pignon étant solidaire du volet. Dans ce mode de réalisation, la rotation du volet sur son pivot provoque automatiquement une rotation correspondante du boisseau dans la tête de tubulure, par l'intermédiaire des deux pignons. De la 35 sorte, une poussée exercée sur le volet avec un pistolet de remplissage provoque bien un basculement du volet dans la tête et une rotation du boisseau plaçant une 2908087 7 ouverture cylindrique dudit boisseau dans l'alignement des ouvertures d'entrée et de sortie de la tête. A noter que dans ces variantes, le boisseau repose généralement sur une pièce intermédiaire qui peut assurer une fonction de ventilation au remplissage. 5 Dans cette variante, la tête de tubulure est en fait constituée d'un boîtier entourant le boisseau, comprenant une paroi latérale, une paroi supérieure à laquelle est fixée le volet d'entrée et une paroi inférieure constituée par ladite pièce intermédiaire. Selon une variante particulièrement préférée dans le cas des réservoirs à 10 carburant et qui décrite dans la demande FR 06.07001 au nom de la demanderesse, la rotation du boisseau provoque également le mouvement d'une pièce qui, dans sa position d'ouverture, permet le drainage de carburant de la tête de tubulure vers le réservoir et dans sa position de fermeture, permet l'évacuation d'eau éventuellement présente dans la tête, vers l'extérieur. 15 D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés, qui montrent: Fig.l: une vue d'un système selon une variante de l'invention dans sa position fermée et verrouillée; 20 Fig. 2: une vue en coupe de ce même système dans la même position, par un plan coupant l'actionneur du mécanisme de verrouillage de manière à en faire apparaître les éléments constitutifs; Fig. 3: une vue toujours du même système dans la même position, mais où le boîtier externe de la tête de tubulure a été ôté de manière à faire apparaître les 25 éléments compris dans ladite tête; Fig. 4: une vue similaire (même système, boîtier ôté) mais où le système est dans sa position déverrouillée et ouverte; Fig. 5: une vue similaire à celle de la figure 3, mais d'un système selon une autre variante de l'invention (incluant un dispositif d'affichage de l'état du 30 système) et vu sous un autre angle; et Fig. 6: une vue en gros plan du volet de verrouillage illustré dans ces figures ayant pour but de mieux illustrer sa géométrie. Dans ces figures, des éléments identiques portent des n identiques. 2908087 8 Sur la figure 1, on peut voir une tête de tubulure comprenant un boîtier (1) muni d'un volet d'entrée (2) susceptible de s'ouvrir sous l'action d'un pistolet de remplissage. La paroi inférieure du boîtier est constituée par une pièce intermédiaire (3) assurant une fonction de dégazage au remplissage. Le boîtier 5 comprend également une excroissance latérale munie d'un couvercle, ces deux pièces délimitant un boîtier secondaire (4) dans lequel est logé un système d'actuation pour le verrouillage du volet (2). Ce système est détaillé dans les figures suivantes où l'on peut voir qu'il comprend un moteur (5) actionnant une vis sans fin (6) qui interagit avec une 10 roue (7) intégrée à une extrémité d'une volet de verrouillage (8). Aux figure 3 et 4, on peut voir que sous le boîtier (1) se trouve un boisseau rotatif (9) dont la rotation est provoquée par le basculement du volet d'entrée (2) grâce à une paire de pignons (10) portée par le volet (2) et une paire de pignons complémentaires (11) portée par le boisseau (9). On peut également y voir un 15 système de drainage (12) qui dans la position illustrée à la figure 3, permet d'évacuer du liquide qui serait présent dans la tête vers l'extérieur et dans la position illustrée à la figure 4, permet de drainer du carburant vers l'intérieur de la tubulure. C'est la rotation du boisseau (9) qui a entraîné ce système d'une position dans l'autre par l'intermédiaire d'une pièce ayant une extrémité (13) en 20 forme de crochet. Dans ces figures, le mécanisme de verrouillage selon une variante avantageuse de l'invention est constitué par le volet de verrouillage (8) qui est illustré dans sa position de verrouillage à la figure 3 et dans sa position de déverrouillage à la figure 4. Le passage d'une de ces positions vers l'autre a lieu 25 moyennant une rotation dans un sens approprié de la roue (7) entraînée par la vis (6) mue à l'aide du moteur (5). Le basculement du volet de sa position fermée (illustrée à la figure 3) à sa position ouverte (illustrée à la figure 4) a quant à lui été provoqué par une poussée à l'aide d'un pistolet de remplissage (non illustré) sur le volet une fois le système déverrouillé. 30 Le volet de verrouillage (8) a la forme d'un croissant de lune creux tel que décrit précédemment. Son axe de rotation est un axe virtuel passant par ses deux extrémités dont l'une (8') est centre de la roue (7) dont l'autre (8") comprend deux lamelles munies d'ergots permettant un montage/démontage aisé dans le boîtier (1). 35 A la figure 5, on peut voir la variante décrite précédemment selon laquelle la roue (7) intègre une surface affichant deux logos différents (14, 15) 2908087 9 respectivement visibles pour un utilisateur lorsque le système est en position verrouillée et lorsqu'il est en position déverrouillée (qui est celle illustrée). Ces logos sont constitués d'un cadenas vert (14) pour la position déverrouillée et d'un cadenas rouge (15) pour la position verrouillée. Dans cette variante, le 5 boîtier (qui n'est pas illustré) comporte une fenêtre dont l'emplacement est tel que respectivement le cadenas vert (14) ou le rouge (15) vienne s'y afficher (selon la position de la roue (7)). REVENDICATIONS 1. Système de remplissage d'un réservoir comprenant une tubulure de remplissage et une tête de tubulure comprenant un volet d'entrée et un mécanisme de verrouillage comprenant une pièce mobile et un actionneur, la pièce mobile comprenant un volet de verrouillage et l'actionneur commandant le positionnement par rotation du volet, caractérisé en ce que le volet de verrouillage est mobile par rotation autour d'un axe substantiellement perpendiculaire à celui de la tête de tubulure. 2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le volet d'entrée est une plaque qui bascule/pivote à l'intérieur de la tête de tubulure sous l'action d'un pistolet de remplissage et ce par rotation autour d'un axe situé en une extrémité (au voisinage d'une tangente à la circonférence) de la plaque, et en ce qu'il est maintenu dans sa position de fermeture par ledit axe qui consiste en un ressort rigide précontraint. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet de verrouillage a la forme d'une portion de pièce annulaire, cette pièce ayant un orifice central présentant: un relief interne incurvé c.à.d. une section variant de manière continue et dessinant une surface interne concave; sur la face supérieure de la pièce annulaire, un diamètre légèrement supérieur à celui du volet d'entrée et sur la face inférieure de la pièce annulaire, un diamètre inférieur à celui de ce même volet de manière à ce que cette face puisse efficacement bloquer le volet lorsque le système est verrouillé. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que l'axe de rotation du volet de verrouillage est un axe virtuel faisant partie intégrante de ce volet et dont les extrémités sont constituées par des excroissances dudit volet permettant d'en assurer la rotation et/ou la fixation dans la tête de tubulure. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur comprend: 2908087 -11-- une vis sans fin; un moteur électrique susceptible de provoquer la rotation de la vis tant à droite qu'à gauche; et une (fraction de) roue munie d'engrenages complémentaires au pas de la vis, 5 disposée perpendiculairement à et en contact avec celle-ci et étant intégrée ou fixée à une extrémité du volet de verrouillage. 6. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moteur électrique se trouve dans un boîtier étanche au carburant. 7. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la roue 10 intègre une surface affichant deux logos différents respectivement visibles pour un utilisateur lorsque le système est en position verrouillée et lorsqu'il est en position déverrouillée. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet de verrouillage comprend deux languettes souples 15 précontraintes qui sont insérées dans un orifice de la tête de tubulure, qui sont par défaut maintenues écartées dans cet orifice et comprennent des ergots de géométrie et de taille appropriées pour que l'on puisse aisément retirer le volet du système par pincement des languettes au moyen des ergots. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que la tête de tubulure comprend une ouverture de sortie et une ouverture d'entrée obturée par le volet d'entrée, ainsi qu'un obturateur sous jacent au volet d'entrée, cet obturateur étant un boisseau rotatif relié au volet d'entrée par un organe d'accouplement comprenant deux pignons en prise, l'un des pignons étant solidaire du boisseau et l'autre pignon étant solidaire du volet 25 d'entrée de telle sorte que lorsque le système est déverrouillé, une poussée exercée sur le volet d'entrée par un pistolet de remplissage provoque un basculement du volet dans la tête de remplissage et une rotation du boisseau, plaçant une ouverture cylindrique dudit boisseau dans l'alignement des ouvertures d'entrée et de sortie de la tête. 30 10. Réservoir à carburant équipé d'un système selon l'une quelconque des revendications précédentes.