Brevet FR2937581A1 — publié le 20100430

Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique muni d'une jauge. La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique muni d'une pompe. Les réservoirs à carburant embarqués dans les véhicules de nature diverse doivent généralement satisfaire à des normes d'étanchéité et de perméabilité en rapport avec le type d'usage pour lequel ils sont conçus et les exigences en matière d'environnement qu'ils doivent respecter. On assiste actuellement, tant en Europe que dans le reste du monde, à un renforcement considérable des exigences concernant la limitation des émissions de polluants dans l'atmosphère et la nature en général. Pour limiter ces émissions, la demanderesse a développé un procédé de moulage d'un réservoir au départ d'une paraison comprenant au moins une fente pour pouvoir y introduire (et fixer) des (supports pour) accessoires lors même du moulage du réservoir et ainsi, éviter le perçage d'ouvertures (voir notamment la demande EP 1110697). La demanderesse a également développé un procédé particulier pour cette fixation de (supports pour) accessoires (bouterollage in situ, objet de la demande WO 2006/008308 . Dans le cas particulier où l'accessoire est constitué par la pompe à carburant (dite �pompe d'alimentation principale� et alimentant le moteur du véhicule en carburant), le support en question est en fait constitué par ce que l'on appelle le bac de réserve (�swirl pot�) qui permet de constituer une réserve de carburant pour les cas où le véhicule négocie un virage, roule en pente... ou dans toute autre situation où le point d'aspiration de la pompe risque d'être à découvert (ne plus baigner dans le carburant). Les bacs de réserve des réservoirs à carburant servent communément de support à une jauge permettant de mesurer le niveau de carburant dans le réservoir. Généralement, cette jauge consiste en un flotteur situé à une extrémité d'un bras (tige métallique) qui est fixé sur et pivote autour d'un point du bac de réserve ou d'un support de jauge intégré à celui-ci. Ce bras comprend généralement une pièce conductrice dont la position est détectée par un capteur spécifique ce qui permet ainsi de connaître la position du bras, donc du flotteur et donc, le niveau de carburant dans le réservoir. Dans le cas d'un bras de la jauge fixé à un support de jauge, celui-ci consiste en général en une pièce plastique injectée munie de deux extrémités dont l'une est fixée sur le bac de réserve et l'autre est libre. Le support de jauge présente généralement des tolérances de dimensionnement dues entre autres à du retrait de la matière lorsque celle-ci refroidit. Dès lors la position du bras de jauge et donc du flotteur peut varier en fonction de la position de l'extrémité libre du support de jauge de sorte que la mesure du niveau de carburant dans le réservoir dépend des tolérances de positionnement de l'extrémité libre du support de jauge. La présente invention vise à résoudre ce problème et à fournir un procédé pour limiter l'effet des tolérances de positionnement du bras de jauge et par conséquent pour améliorer la précision de la mesure du niveau de carburant dans le réservoir. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique muni d'une jauge et d'un bac de réserve comprenant une partie flexible, par moulage d'une paraison tubulaire découpée en deux feuilles à l'aide d'un moule comprenant deux empreintes et un noyau, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: 1 on introduit la paraison dans les empreintes du moule; 2. on introduit le noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau ayant été au préalable muni du bac de réserve et d'un pied de jauge comprenant un logement; 3. on ferme le moule de sorte que les empreintes viennent en contact étanche avec le noyau; 4. on plaque la paraison sur les empreintes par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes; 5. à l'aide d'un dispositif solidaire du noyau, on fixe le bac de réserve et le pied de jauge à la paraison; 6. on ouvre le moule pour retirer le noyau; 7. on procède au moulage final de la paraison par soufflage (en injectant un fluide sous pression à l'intérieur de celle-ci) et/ou thermoformage (en aspirant sous vide derrière les empreintes); 8. on démoule le réservoir ; 9. on réalise une découpe dans une paroi du réservoir de manière à obtenir une ouverture; 10. on introduit dans le réservoir un support portant la jauge et muni de 2 extrémités au travers de l'ouverture et on positionne le support de jauge de telle sorte qu'une extrémité du support coopère avec le logement du pied de jauge et que l'autre extrémité soit en contact en force avec la partie flexible. Les objets mentionnés ci-dessus (en particulier le bac de réserve et le support de jauge) sont de préférence à base de polyacétal et en particulier, de POM (poly-oxy-méthylène), pour sa résistance mécanique et sa rigidité géométrique au carburant, elles peuvent également (mais plus rarement, compte tenu de la dimension de ces pièces) être à base de PPS (polysulfure de phénylène) qui a l'avantage d'être très rigide ou de PBT (mais celui-ci n'est pas compatible avec les carburols). Comme déjà évoqué ci-dessus, les bacs de réserve des réservoirs à carburant servent communément de support à une jauge permettant de mesurer le niveau de carburant soit dans tout le réservoir, soit dans une poche de celui-ci. Généralement, cette jauge consiste en un flotteur situé à une extrémité d'un bras (tige métallique). En général, ce bras pivote dans un plan vertical. Selon l'invention, le bac de réserve et le pied de jauge sont fixés à la paraison lors même de son moulage pour former le réservoir, en des endroits de la paroi séparés d'une distance telle que le support de jauge peut être positionné selon le procédé de l'invention entre le bac de réserve et le pied de jauge. Cette fixation peut se faire de toute manière connue. De préférence, on munit au moins un des points de fixation du bac de réserve et du pied de jauge d'un orifice permettant le bouterollage (technique courante dans le domaine de la métallurgie et qui consiste à mouler un rivet in situ, à partir de matière fondue que l'on fait s'écouler à travers un orifice de la pièce à fixer et puis, que l'on laisse se solidifier). En ce qui concerne le bac de réserve, l'orifice de bouterollage est réalisé de préférence dans une patte de fixation moulée d'une pièce avec le bac de réserve ou rapportée sur celui-ci. Il peut s'agir d'une simple partie de l'accessoire (faisant partie de son enveloppe générale) munie d'au moins un orifice ou d'une excroissance par rapport à son enveloppe générale munie d'un orifice. Cette patte de fixation peut avoir une forme quelconque: languette munie d'un ou de plusieurs orifices; collerette entourant l'accessoire et comprenant plusieurs orifices... De préférence, le bac de réserve est muni de plusieurs pattes de fixation si possible réparties de manière homogène sur celui-ci. De manière tout particulièrement préférée, chaque patte de fixation comprend plusieurs orifices de manière à répartir l'effort lors d'une sollicitation mécanique (par exemple simplement exercée par la gravité). Dans le cadre de l'invention, bien que le bac de réserve soit fixé sur la paroi du réservoir, il est préférable qu'il soit mobile par rapport à au moins un de ses points de fixation sur la paroi du réservoir. Cette mobilité peut être obtenue de diverses manières. Dans le cas où l'accessoire comprend au moins une patte de fixation, il suffit de faire en sorte que celle-ci soit sous la forme d'une languette flexible c.à.d. d'une pièce plate (mais qui peut être courbée, repliée...) ayant une épaisseur, une forme et/ou un matériau constitutif conférant à l'accessoire, une mobilité relative par rapport à la paroi du réservoir lorsqu'il y est fixé. Les pattes de fixation selon cette variante de l'invention sont de préférence à base d'un matériau résistant à la température afin d'éviter une déformation exagérée de celle-ci. Des matériaux tels que le POM (poly-oxy-méthylène), PA (polyamide), PBT (poly-butylène téréphtalate) et les métaux conviennent bien. Le PEHD est moins indiqué car déformable à la température de mise en oeuvre pour les épaisseurs généralement considérées du moins (2 à 3 mm). De manière tout particulièrement préférée, chaque patte de fixation est munie d'un orifice circulaire de préférence situé substantiellement au centre de sa zone de fixation sur le réservoir (c.à.d. de la zone en contact avec la paraison lors du bouterollage) et cet orifice circulaire est de préférence entouré de plusieurs fentes (2, 3 , 4 ou plus) de préférence réparties de manière régulière sur une circonférence entourant l'orifice central et dont le but est d'augmenter la résistance à la charge de la fixation (le composant agissant par son poids sur la matière plastique encore fondue dans la zone de bouterollage). Généralement, la zone de fixation de la patte est située sur une extrémité recourbée (pliée) de celle-ci. Selon une variante particulièrement préférée de l'invention, le bac de réserve est fixé sur la paroi du réservoir pendant son moulage mais avec une mobilité suffisante pour pouvoir compenser le retrait après moulage, qui pour des réservoirs en HDPE, est de l'ordre de 3 %. Dès lors, de préférence, le bac de réserve est fixé sur la paroi du réservoir à l'aide de 3 bouterolles dont l'une est réalisée dans une patte rigide et constitue une fixation �fixe� et dont les deux autres sont réalisées dans des pattes flexibles de sorte à rendre le bac de réserve mobile par rapport à ces 2 points de fixation correspondants sur la paroi du réservoir. De manière tout particulièrement préférée, les deux pattes flexibles permettent le mouvement de l'accessoire dans deux directions perpendiculaires et également la préhension du bac par l'outil de fixation en absorbant les tolérances géométriques de fabrication de moulage du bac de réserve. En ce qui concerne le pied de jauge, celui-ci consiste en général en une pièce en plastique, injectée et qui est différente du bac de réserve. Le pied de jauge est de préférence muni d'au moins un orifice de bouterollage réalisé dans une partie rigide du pied de jauge. Selon l'invention, le pied de jauge comprend un logement susceptible de coopérer avec une extrémité du support de jauge. Ce logement comprend de préférence au moins une partie flexible et une partie rigide susceptibles de produire ensemble un effet de pince de sorte que lorsqu'une extrémité du support de jauge a été introduite dans le logement et coopère avec la partie flexible et la partie rigide, ladite extrémité est bloquée en compression entre les 2 parties flexible et rigide. De manière plus préférée, le logement du pied de jauge comprend également des parties rigides orientées de manière substantiellement orthogonales à la partie flexible et la partie rigide décrites au paragraphe précédent de sorte que lorsque l'extrémité du support a été introduite dans le logement du pied de jauge, les parties rigides du pied empêchent tout mouvement de l'extrémité du support de jauge dans une direction sensiblement orthogonale à celle dans laquelle est bloquée en compression l'extrémité du support. Selon l'invention, le bac de réserve comprend une partie flexible soit d'un seul tenant avec le bac de réserve (la flexibilité résultant par exemple d'une épaisseur réduite et/ou d'une géométrie spécifique), soit sous la forme d'une pièce rapportée (qui peut être par exemple réalisée en métal). Celle-ci consiste généralement en une pièce injectée réalisée au cours de la fabrication du bac de réserve et constitue une excroissance vers l'extérieur du bac de réserve. Cette partie est flexible sous l'effet d'un effort de compression et est susceptible de produire un effet de ressort dans une direction opposée à celle de l'effort de compression. La partie flexible a en général une forme quelconque, en particulier elle a la forme d'une lamelle. Dans le contexte de l'invention, le pied de jauge et le bac de réserve sont fixés sur la paroi du réservoir de telle sorte que lorsque le support de jauge est introduit dans le réservoir et qu'une extrémité coopère avec le logement du pied de jauge et l'autre extrémité est en contact avec la partie flexible, le support ne peut subir ni un mouvement de translation entre la partie flexible et le pied de jauge, ni une rotation par rapport à l'axe longitudinal du support ou par rapport à un axe orthogonal à l'axe longitudinal. Par réservoir à carburant, on entend désigner un réservoir (ou corps creux délimité par une paroi) étanche, apte à stocker du carburant dans des conditions d'utilisation et d'environnement diverses et variées. Un exemple de ce réservoir est celui qui équipe les véhicules automobiles. Le réservoir à carburant selon l'invention est réalisé en matière plastique. Par matière plastique on désigne 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 la catégorie des matières thermoplastiques. En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, 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 ou polymériques. Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD). 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 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 exemple (copolymère éthylène ù 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. Selon l'invention, le réservoir est moulé par soufflage ou thermoformage d'une paraison constituée de deux feuilles issues de la découpe d'une seule et même paraison tubulaire extrudée comme décrit dans la demande EP 1110697 susmentionnée, Par rapport au moulage de deux feuilles extrudées séparément, et dont l'épaisseur est constante, cette manière de procéder permet d'utiliser des paraisons d'épaisseur variable (c'est-à-dire non constante sur leur longueur), obtenues grâce à un dispositif d'extrusion adéquat (généralement, une extrudeuse munie d'une filière à poinçon dont la position est réglable). Une telle paraison tient compte de la réduction d'épaisseur qui a lieu lors du moulage à certains endroits de la paraison, suite aux taux de déformation non constants de la matière dans le moule. Peu importe la technique de moulage de la paraison, elle implique par définition le recours à un moule qui comprend deux empreintes destinées à être en contact avec la surface externe de la paraison, le thermoformage ou le soufflage de la paraison ayant lieu par plaquage de la paraison sur ces empreintes par aspiration sous vide derrière les empreintes ou à l'aide d'un gaz sous pression injecté à l'intérieur de la paraison. Selon l'invention, le moule comprend également un noyau qui intègre au moins une partie de l'outil de fixation du bac de réserve. On entend par �noyau� une pièce de taille et de forme appropriée pour pouvoir être insérée entre les empreintes du moule et en particulier, être introduite dans la paraison lors de son moulage. Une telle pièce est par exemple décrite dans le brevet GB 1,410,215. Ce noyau peut avantageusement servir à fixer plusieurs accessoires à la fois sur la paraison, ce que ne peuvent généralement pas les dispositifs alternatifs tels que des bras de robots par exemple. Dans cette variante, l'accessoire est fixé sur la paroi interne du réservoir et le relief concave est dirigé vers l'intérieur de celui-ci. Le noyau peut également servir à insuffler le gaz sous pression requis pour le soufflage de la paraison. Et lorsque la paraison à souffler est en 2 parties, le noyau peut également servir à maintenir chaudes les bords de ces 2 parties au moins pendant certaines étapes du procédé (en général : celles précédant la 2937581 -8 soudure des 2 parties pour réaliser le réservoir). Les paraisons en 2 parties conviennent bien pour cette variante, car elles peuvent s'écarter lors de l'ouverture du moule et ainsi, faciliter la fixation de la tubulure. Enfin, le noyau peut également être utilisé pour réaliser au moins en partie 5 le contrôle du procédé. A cet effet, on peut par exemple intégrer une caméra au noyau afin de visualiser et de contrôler la qualité de la fixation de l'accessoire tel qu'expliqué précédemment. Cette caméra peut également contrôler la qualité de la fixation (liaison) de la tubulure de remplissage (et de tous les autres composants éventuels du réservoir). Généralement, ces contrôles ont lieu par 10 analyse d'image. Un ou des capteur(s) de mesure de grandeur(s) comme la force, la course, la pression, la température peu(ven)t également être installé(s) sur le noyau afin de mieux contrôler la fixation des accessoires. Au cours du procédé selon l'invention, après qu'on a démoulé le réservoir, on pratique une découpe dans une paroi du réservoir de manière à obtenir une 15 ouverture de dimensions suffisantes pour permettre l'introduction d'accessoires à l'intérieur du réservoir. De préférence l'ouverture présente une section substantiellement circulaire. En particulier l'ouverture constitue une ouverture de bonde susceptible de permettre l'introduction d'une pompe d'alimentation en carburant. 20 Dans le procédé selon l'invention, on introduit ensuite dans le réservoir un support de jauge au travers de l'ouverture et on positionne le support de jauge de telle sorte qu'une extrémité du support coopère avec le logement du pied de jauge et que l'autre extrémité soit en contact avec la partie flexible du bac de réserve. De cette manière, le support de jauge est maintenu en compression entre 25 le pied de jauge et la lamelle flexible par l'effet de ressort créé par la lamelle et tel que décrit ci-dessus. Un réservoir à carburant équipé d'un bac de réserve et d'une jauge de niveau selon l'état de la technique est illustré à la figure 1. La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 30 2 à 4 qui montrent Fig.2: une coupe verticale à travers certains éléments d'un réservoir selon l'invention; Fig.3: une coupe verticale à travers certains éléments d'un réservoir selon une variante préférée de l'invention ; 35 Fig.3a: une partie d'une coupe selon AA du réservoir illustré à la Fig.3 ; 2937581 -9 Fig.3b: une autre partie de la coupe selon AA du réservoir illustré à la Fig.3, Fig.4a-4e: des coupes verticales comme à la Fig.3 représentant des étapes successives de la fixation d'un support de jauge. 5 Sur ces figures, des n° identiques désignent des éléments identiques. Le réservoir illustré à la Fig.l comprend une paroi (7) sur laquelle est fixé un bac de réserve (1) qui permet de constituer une réserve de carburant et qui sert de support à une pompe (non illustrée). Le bac de réserve (1) est fixé sur la paroi (7) au moyen de pattes de fixation (illustrées schématiquement en 10) par 10 bouterollage. Un tel mécanisme de fixation permet de compenser le retrait du réservoir lors de son refroidissement après moulage (c.à.d. de faire en sorte que le bac (1) y reste fixé sans créer de tensions dans la paroi (7)) tout en garantissant une position fixe du bac (1) dans le réservoir. Un support de bras de jauge (2) est fixé sur le bac de réserve (1) et est muni à une extrémité libre d'un bras de jauge 15 (6) mobile en rotation par rapport à un point de fixation du bras (6) sur le support de jauge (2). Le bras de jauge (6) comprend un flotteur (3) qui est susceptible de suivre le niveau de carburant dans le réservoir. Sous l'effet de déformations créées par exemple par retrait de la matière, la position de l'extrémité libre du support (2) peut varier de telle sorte que la position du point de fixation du bras 20 de jauge (6) sur le support (2) et du flotteur (3) ne peuvent être garanties. La figure 2 illustre un réservoir selon l'invention et qui comprend un pied de jauge (4) et un bac de réserve (1). Ces deux composants ont été fixés sur la paroi du réservoir par bouterollage. Le réservoir comprend en outre un support de bras de jauge (2) muni de deux extrémités, dont l'une - libre - est fixée au pied 25 de jauge (4) de telle sorte qu'elle est indexée dans toutes les directions sauf en translation selon un axe longitudinal du support (2) et l'autre extrémité est en contact avec une pièce flexible (5) du type lamelle métallique et qui est fixée sur le bac de réserve (1). La lamelle (5) exerce un effort sur l'extrémité du support (2) de sorte que celui-ci est bloqué en translation entre la lamelle (5) et le pied de 30 jauge (4). La Fig.3 représente une vue en coupe d'une variante préférée d'un réservoir équipé d'un bac de réserve et d'un pied de jauge tel qu'illustré à la Fig.2. Le réservoir comprend une ouverture de bonde (8) au travers de laquelle a été introduit dans le réservoir le support de bras de jauge (2). Le support (2) a 35 ensuite été mis en place entre le pied de jauge (4) et la pièce flexible (5). 2937581 -10- Une variante de la pièce flexible (5) est illustrée sur la Fig.3a et consiste en une pièce injectée intégrée au bac de réserve (1) et réalisée lors de la fabrication de celui-ci. Cette pièce (5) comprend une partie flexible sous l'effet d'un effort de sorte que lorsque le bras de jauge est mis en place dans le réservoir, une 5 extrémité de celui-ci vient en contact avec la partie flexible de la pièce (5) et qu'un effort est exercé sur celle-ci de sorte que la partie flexible joue le rôle d'un ressort et bloque le support de jauge en translation. La Fig.3b représente une vue en coupe du pied de jauge (4) de la variante représentée à la Fig.3. Une extrémité du support (2) a été introduite dans un 10 logement réalisé dans le pied de jauge (4). Celui-ci consiste en une pièce injectée qui est fixée sur la paroi (7) du réservoir, par exemple par bouterollage. Le pied (4) comprend des parties profilées (4') qui bloquent le support (2) et empêchent tout mouvement de celui-ci dans le plan de la coupe AA de la Fig.3. Les Fig.4a-4e représentent des étapes successives du procédé pour 15 introduire le support (2) dans le réservoir, au travers de l'orifice de bonde (8), et pour mettre en place le support (2) entre le pied de jauge (4) et la pièce flexible (5). Le support (2) est maintenu en compression entre le pied de jauge (4) et la pièce flexible (5) par un effet de ressort créé par la pièce flexible (5). De cette 20 manière toute déformation du support (2), par exemple sous l'effet d'un retrait de matière, n'occasionne pas de déplacement du support susceptible de modifier la position du point de fixation du bras de jauge (6) sur le support (2). REVENDICATIONS, 1. Procédé pour la fabrication d'un réservoir à carburant en matière plastique muni d'une jauge et d'un bac de réserve (1) comprenant une partie flexible (5), par moulage d'une paraison tubulaire découpée en deux feuilles à l'aide d'un moule comprenant deux empreintes et un noyau, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: 1. on introduit la paraison dans les empreintes du moule; 2. on introduit le noyau à l'intérieur de la paraison, ledit noyau ayant été au préalable muni du bac de réserve (1) et d'un pied de jauge (4) comprenant un logement; 3. on ferme le moule de sorte que les empreintes viennent en contact étanche avec le noyau; 4. on plaque la paraison sur les empreintes par soufflage au travers du noyau et/ou aspiration sous vide derrière les empreintes; 5. à l'aide d'un dispositif solidaire du noyau, on fixe le bac de réserve (1) et le pied de jauge (4) à la paraison; 6. on ouvre le moule pour retirer le noyau; 7. on procède au moulage final de la paraison par soufflage (en injectant un fluide sous pression à l'intérieur de celle-ci) et/ou thermoformage (en aspirant sous vide derrière les empreintes); 8. on démoule le réservoir; 9. on réalise une découpe dans une paroi du réservoir de manière à obtenir une ouverture (8); 10. on introduit dans le réservoir un support portant la jauge (2) et muni de 2 extrémités au travers de l'ouverture (8) et on positionne le support de jauge (2) de telle sorte qu'une extrémité du support (2) coopère avec le logement du pied de jauge (4) et que l'autre extrémité soit en contact avec la partie flexible (5).