Brevet FR2966394A1 — publié le 20120427

Réservoir pour véhicule et/ou tubulure de remplissage pour un tel réservoir La présente invention concerne un réservoir pour véhicule et/ou une tubulure de remplissage pour un tel réservoir. Les réservoirs à carburant et à additifs pour automobiles 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, 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'une tubulure de remplissage. Cette dernière est généralement soit en métal soit en matière plastique. Elle est de préférence, tout comme le réservoir, en matière plastique et une de ses extrémités est destinée à être fixée au réservoir (sur une ouverture de celui-ci, ou sur une goulotte prévue à cet effet) par une opération de soudure ou par une simple connexion mécanique par exemple par un raccord rapide, ou par l'intermédiaire d'un manchon et de 2 colliers de serrage..., son autre extrémité étant généralement destinée à être fixée au châssis du véhicule (et en particulier, dans le cas des réservoirs à carburant, au bol de remplissage situé en dessous de la trappe à carburant). Dans certains cas, la première opération (fixation de la tubulure au réservoir) est réalisée par le fabricant du réservoir et l'ensemble est fixé au véhicule par le fabricant de ce dernier. Afin de faciliter cette dernière opération, de tenir compte des tolérances dimensionnelles admises d'un véhicule à l'autre et des vibrations et des déformations observées en cours de vie du véhicule, il est connu de munir la tubulure de remplissage d'une partie flexible qui peut ou non être réalisée d'une pièce avec elle. Ainsi, il est connu d'utiliser un raccord lisse ou corrugué en caoutchouc entre les deux pièces mais une telle solution est coûteuse et augmente le risque de fuites. Il est également connu d'utiliser une tubulure ayant une partie corruguée (c.à.d. pourvue de corrugations annulaires transversales et généralement circulaires) réalisée d'un seul tenant avec elle. Une telle tubulure est par exemple décrite dans le document WO 2001/68397. Ce type de structure/tubulure permet en effet de résoudre en partie les problèmes précités. Toutefois, le fait d'avoir une flexibilité accrue à la fois dans les axes transversaux à la tubulure mais aussi de manière longitudinale selon la direction axiale de la tubulure ainsi qu'en torsion, permettrait d'obtenir des gains/avantages auxquels personne n'a encore songé à ce jour, à savoir : - le fait de limiter les contraintes en cas d'impact (accident) et donc, de limiter l'endommagement du système à carburant dans ce cas - le fait de pouvoir rendre l'ensemble réservoir/tubulure plus compact (par déformation de cette dernière) et donc, de limiter les frais de logistique liés au transport du fabriquant de réservoir vers le constructeur automobile le fait de pouvoir mouler la tubulure avec le réservoir en une seule pièce et de pouvoir après démoulage et élimination des déchets éventuels changer la position relative de la tubulure par rapport au réservoir de manière à limiter les frais de logistique comme mentionné ci-dessus et de manière à pouvoir dans un second temps monter l'ensemble sur le véhicule en position fonctionnelle - la possibilité d'adapter un même modèle de tubulure à différents modèles de véhicule. A noter que des avantages similaires peuvent être obtenus en donnant un degré de flexibilité similaire à au moins une partie du réservoir, cette variante présentant en outre l'avantage de pouvoir éviter le recours à des mousses, joints ou autres éléments absorbants aux points de contact entre le réservoir et le châssis du véhicule. L'invention concerne dès lors un réservoir pour véhicule et/ou une tubulure de remplissage pour ce réservoir, comprenant une partie flexible présentant une structure auxétique et/ou une partie flexible munie de corrugations hélicoïdales. La variante avec structure auxétique est particulièrement attractive en termes de flexibilité et est plus facilement applicable au réservoir que la variante avec corrugations hélicoïdales. Par réservoir, on entend désigner une enceinte étanche destinée au stockage de carburant, d'un additif (pour carburant (tels que ceux requis pour diminuer la température de combustion des particules retenues sur les filtres à particules des moteurs diesels par exemple), pour gaz d'échappement (tels que l'urée ou autres précurseurs d'ammoniac dans les systèmes SCR (Selective Catalytic Reduction ou réduction des NOx) etc.) ou de tout autre fluide embarqué sur un véhicule (voiture, camion...). Par tubulure de remplissage, on entend désigner un conduit qui communique avec l'intérieur d'un réservoir et qui permet l'introduction de fluide en son sein. Selon l'invention, le réservoir et la tubulure sont en une matière compatible avec chacun des fluides qu'ils sont susceptibles de traiter. Dans le cas des réservoirs à carburant, cette matière doit être inerte chimiquement à la fois vis-à-vis des hydrocarbures liquides volatils et des hydrocarbures liquides lourds aux pressions et aux températures habituelles d'utilisation. Elle peut être une matière plastique ou un métal. A noter que le réservoir et la tubulure peuvent être en des matériaux mixtes, c.à.d. comprendre des pièces en métal et des pièces en matière plastique. Les matières thermoplastiques donnent de bons résultats dans le cadre de l'invention, notamment en raison des avantages de poids, de résistance mécanique et chimique et de mise en oeuvre facilitée. En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyhalogénures de vinyle, des polyesters thermoplastiques, des polycétones (tel que le POM ou poly-oxy-méthylène par exemple), 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 polyhalogénures de vinyle et les polyoléfines sont généralement préférés. Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (HDPE ou High Density Poly-Ethylene). De manière connue, l'imperméabilité de cette matière plastique aux hydrocarbures volatils peut être améliorée par traitement de surface (fluoration, sulfonation...) et/ou par le recours à une couche barrière (par 2966394 -4 exemple à base de polyamide (PA) ou d'un polymère de l'alcool vinylique [homopolymère (PVOH) ou copolymère éthylène-alcool vinylique (EVOH)]. De manière tout particulièrement préférée, le réservoir et la tubulure de remplissage selon l'invention sont des structures multicouches incluant au moins 5 une couche à base de HDPE et au moins une couche à base d'EVOH (les termes « à base de » signifiant « principalement constituée de », étant entendu que ces couches peuvent comprendre d'autres polymères et/ou additifs en quantité minoritaire (en poids). A noter que des réservoirs et tubulures ayant au moins une couche de polyamide conviennent également pour la présente invention. 10 Selon l'invention, le réservoir et/ou la tubulure comprennent une partie flexible présentant une structure auxétique et/ou une partie flexible munie des corrugations hélicoïdales. Par « partie », on entend désigner tant une pièce rapportée sur le réservoir et/ou sur la tubulure, qu'une portion intégrante de ceux-ci, cette dernière variante 15 étant toutefois préférée. Par « partie flexible », on entend en fait que la partie en question est plus flexible que le reste du réservoir et/ou de la tubulure et que cette flexibilité est acquise dans différentes directions de l'espace. Par exemple, il a été vérifié que la rigidité torsionnelle d'une tubulure de faible épaisseur est réduite de 50% par 20 adoption d'une section hélicoïdale au lieu d'une partie cylindrique en bas de tubulure. Par les termes « structure auxétique », on entend désigner une structure ayant un coefficient de Poisson apparent négatif c.à.d. qui lorsqu'elle est étirée dans une direction (verticale par exemple), elle est également soumise à 25 un étirement dans la direction perpendiculaire (horizontale dans l'exemple). Etant donné que le réservoir et la tubulure doivent être étanches, cette structure est de préférence exempte d'orifices. II s'agit de préférence d'une structure tridimensionnelle (3D) obtenue par moulage de la surface interne et/ou externe d'une partie du réservoir et/ou de la tubulure. On peut par exemple avoir 30 une structure auxétique sur une surface (2D) de référence, et en boucher les ouvertures par des raccords dans un ou plusieurs autres plans. Différentes structures auxétiques bidimensionnelles sont connues, telles que par exemple les structures triangulaires (voir figure 1 en annexe), les structures trapézoïdales (voir figure 2 en annexe) ou sinusoïdales (voir figure 3 en annexe). Ces 35 structures peuvent être rendues étanches par adjonction d'une surface de forme pyramidale reliant les différents points d'une cellule élémentaire constituant la base bidimensionnelle auxétique. Ces pyramides peuvent être de différentes hauteurs, et peuvent être orientées tant vers l'intérieur que vers l'extérieur du composant. Des matériaux de caractéristiques auxétiques peuvent également être utilisés, en combinaison ou non avec les structures décrites ci-avant. Par « corrugations hélicoïdales », on entend en fait une seule rainure ayant la forme d'une hélice et qui fournit donc en quelque sorte des corrugations (reliefs dentelés) obliques et non perpendiculaires à l'axe de l'objet (qui coïncide avec celui de l'hélice). A noter que l'hélice peut être multiple (double en particulier : voir figure 4.1 en annexe). La partie flexible peut également comprendre au moins une section où l'hélice tourne dans le sens horlogique et une section où l'hélice tourne dans le sens anti-horlogique, ce qui présente comme avantage d'inhiber la rotation de l'objet lorsqu'il est comprimé ou allongé dans le sens de son axe (axe de l'hélice). La variante avec corrugations hélicoïdales est plus facile à appliquer à la tubulure qu'au réservoir. Selon une variante avantageuse de l'invention, la section de la tubulure est divergente pour réduire les pertes de charge. Une simulation a été effectuée par éléments finis (Abaqus) respectivement sur une structure en double hélice divergente (voir figure 4.1 en annexe) et sur un cône divergent (voir figure 4.2 en annexe) de dimensions équivalentes, ayant toutes deux une épaisseur de 0.35 mm et étant toutes deux à base de HDPE. Le résultat de la simulation (moment (en Nm) en fonction de l'angle de déformation (en» obtenu lors d'une torsion de la tubulure) est repris dans la figure 4.3 en annexe. On observe une réduction de la rigidité de 40% environ en passant du cône (losanges) à la structure en double hélice (carrés). Une combinaison intéressante est celle où un bas de tubulure hélicoïdal (qui s'évase de préférence) est raccordé à une surface du réservoir ayant une structure auxétique. La présente invention concerne également un véhicule équipé d'un réservoir et/ou d'une tubulure tels que décrits ci-dessus, et où la structure auxétique est située à un endroit de contact entre le réservoir et le véhicule et/ou à un endroit pouvant être soumis à impact et/ou à un endroit qui de par sa nature ou de par le mode de fabrication pourrait être fragilisé, tel que par exemple le voisinage d'un plan de joint, le voisinage d'une soudure ou le voisinage d'un insert métallique. 2966394 -6 La présente invention concerne également un procédé pour fabriquer un réservoir et/ou une tubulure tels que décrits ci-dessous, selon lequel une partie auxétique a été obtenue par moulage de la paroi du réservoir et/ou de la tubulure. Une manière avantageuse consiste à réaliser les formes nécessaires à la structure 5 auxétique à même le moule de soufflage, de sorte que la pièce soufflée comporte directement cette structure. La partie comprenant des corrugations hélicoïdales peut être obtenue par soufflage d'une paraison ; elle peut également être obtenue par déformation progressive d'une partie tubulaire lisse du réservoir et/ou de la tubulure à travers 10 une filière ayant un relief interne adapté, tel que par exemple décrit dans le brevet US 3,824,826 dont le contenu à cet effet est incorporé par référence dans la présente demande. Enfin, elle peut être obtenue par soufflage et/ou compression, en insérant à l'intérieur de la paraison, un doigt comportant l'hélicoïde, le moule se refermant ensuite sur la paraison contenant le doigt et 15 assurant ainsi un moulage par compression au niveau de l'hélicoïde. Le doigt est ensuite dégagé de la pièce par rotation et rétraction. Lorsque le réservoir et la tubulure sont dans la même matière, il est parfois intéressant de souffler dans le même moule le réservoir et la tubulure. C'est déjà le cas aujourd'hui pour certains réservoirs/tubulures commerciaux. Ceux-ci ne 20 sont cependant pas interconnectés durant le soufflage (la tubulure est placée une dizaine de centimètres sous le réservoir), et les 2 pièces sont assemblées sur la ligne de finition. Une variante de l'invention consisterait à souffler les 2 pièces déjà solidarisées fonctionnellement (donc avec la tubulure débouchant dans le réservoir) avec une inclinaison de la tubulure par rapport au réservoir adaptée 25 aux contraintes de soufflage, et après enlèvement des déchets, d'ajuster la position de la tubulure (rendu possible vu la flexibilité accrue) au fil des besoins : passage en ligne de finition, transport, montage sur véhicule. REVENDICATIONS1 - Réservoir pour véhicule et/ou tubulure de remplissage pour ce réservoir, le réservoir et/ou la tubulure comprenant une partie flexible présentant une structure auxétique et/ou une partie flexible munie de corrugations hélicoïdales. 2 - Réservoir et/ou tubulure selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est en matière plastique. 3 - Réservoir et/ou tubulure selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est à base d'une structure multicouche incluant au moins une couche à base de HDPE et au moins une couche à base d'EVOH, et/ou en ce qu'il comprend au moins une couche à base de polyamide. 4 - Réservoir et/ou tubulure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une partie flexible ayant une structure tridimensionnelle (3D) obtenue par soufflage. 5 - Réservoir et/ou tubulure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure auxétique est une structure auxétique bidimensionnelle comprenant des cellules élémentaires de même forme et étant rendue étanche par adjonction de surfaces de forme pyramidale reliant les différents points des cellules élémentaires. 6 - Réservoir et/ou tubulure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les cellules élémentaires sont triangulaires, trapézoïdales ou sinusoïdales. 7 - Réservoir et/ou tubulure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une partie flexible ayant des corrugations en double hélice. 8 - Réservoir et/ou tubulure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une partie flexible ayant une section avec des corrugations en hélice tournant dans le sens horlogique et une section avec des corrugations en hélice tournant dans le sens anti-horlogique. 2966394 -8 9 - Tubulure de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie flexible avec corrugations hélicoïdales. 10 - Tubulure de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle a une section divergente. 11 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une partie flexible ayant une structure auxétique située 10 dans sa zone de raccord avec la tubulure de remplissage. 12 - Réservoir selon la revendication précédente, comprenant un bas de tubulure hélicoïdal (qui s'évase de préférence) raccordé à la partie du réservoir ayant une structure auxétique. 13 - Véhicule équipé d'un réservoir et/ou d'une tubulure selon l'une 15 quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure auxétique est située à un endroit de contact entre le réservoir et le véhicule et/ou à un endroit pouvant être soumis à impact et/ou à un endroit qui de par sa nature ou de par le mode de fabrication pourrait être fragilisé. 14 - Procédé pour fabriquer un réservoir pour véhicule et/ou une tubulure 20 de remplissage pour ce réservoir comprenant une partie flexible présentant une structure auxétique, selon lequel la partie auxétique est obtenue par soufflage. 15 - Procédé selon la revendication précédente, selon lequel le soufflage du réservoir et de la tubulure est effectué dans un même moule et selon lequel le réservoir et la tubulure sont directement solidarisés dans ce moule. 5