Brevet FR3023221A1 — publié le 20160108

Réservoir comprenant un piège à liquide La présente invention concerne les réservoirs utilisés en particulier dans l'industrie automobile. Ces réservoirs comprennent une multitude d'équipements techniques annexes pour gérer la distribution des fluides contenus dans le réservoir selon les besoins du véhicule. Ces fluides se présentent préférentiellement sous forme liquide et peuvent être du carburant mais également des liquides utilisés par les systèmes de dépollution des gaz échappements tels que de l'urée. Plus particulièrement, l'invention s'intéresse aux réservoirs dans le fond desquels est disposé un orifice de sortie. Le fluide contenu dans le réservoir s'écoule par cet orifice de sortie en direction des organes du véhicule sous l'effet de la gravité ou encore sous l'action d'une pompe d'extraction. Cet orifice de sortie est généralement situé au niveau d'un point bas du réservoir. Par ailleurs, le liquide contenu dans le réservoir subit les mouvements d'accélération ou d'inclinaison du véhicule. Il en résulte que le niveau du liquide au-dessus de l'orifice de sortie peut connaitre des variations importantes pouvant provoquer un désamorçage des moyens d'extraction, alors que le réservoir contient encore une réserve de liquide utile supérieure au niveau de la quantité d'alerte basse. Ce phénomène tend à s'aggraver lorsque le fond du réservoir est de forme plane ou quasi plane, ce qui s'avère être le cas lorsque l'on cherche à concevoir un réservoir occupant un 20 volume extérieur réduit. L'invention a pour objet de proposer une solution originale au problème posé ci-dessus, et de permettre de conserver un volume de liquide au-dessus de l'orifice de sortie, quelles que soient les conditions d'accélération et d'inclinaison du véhicule. Le réservoir selon l'invention comprend des parois étanches pour contenir un liquide, une 25 des parois formant un fond du réservoir. Ce réservoir se caractérise en ce que, le fond du réservoir comporte une pluralité de cloisons délimitant entre elles des zones incluses successivement les unes à l'intérieur des autres, chacune des zones étant en communication avec une zone incluse adjacente par l'intermédiaire d'au moins un passage comportant un seuil, et en ce que le seuil du passage entre une zone et la zone incluse adjacente constitue 30 un point bas de ladite zone et un point haut de la zone incluse adjacente. De la sorte, le liquide présent à l'intérieur des zones formées par les parois, à la manière d'un labyrinthe, est piégé, et seule une faible partie du liquide s'écoule en dehors des zones définies par les cloisons lorsque le réservoir est incliné ou subit des accélérations, en particulier lorsque le volume total contenu dans le réservoir est proche de la limite basse. 2 3023221 Le réservoir selon l'invention peut aussi comprendre isolément ou en combinaison les caractéristiques suivantes : - A l'intérieur d'une zone donnée, une pente moyenne entre le seuil du passage avec la zone adjacente dans laquelle ladite zone est incluse et le seuil du passage avec la 5 zone adjacente incluse dans ladite zone est comprise entre 0,5° et 5°. - Le nombre de zones et la disposition des passages entre les zones sont adaptés pour retenir un volume de réserve de valeur prédéterminée lorsque le fond du réservoir est incliné par rapport à l'horizontale d'un angle compris entre 14° et 20°. - Une zone est délimitée par au moins une cloison continue comprenant deux 10 extrémités définissant un passage unique. - Un orifice de sortie est disposé dans la zone incluse simultanément dans toutes les zones et formant la zone de plus bas niveau du réservoir. - Le seuil du passage communiquant avec la zone de plus bas niveau du réservoir constitue le point le plus bas de l'ensemble des seuils de chacun des passages. 15 - Lorsque le volume total contenu dans le réservoir atteint une limite basse donnée, le liquide s'écoule par gravité jusqu'à la zone de plus bas niveau du réservoir en passant d'une zone à une autre par les passages aménagés entre chacune des zones. - Les passages entre les zones sont décalés angulairement de manière sensiblement équi réparties autour de l'orifice de sortie. - La hauteur des cloisons par rapport à la paroi du fond du réservoir augmente proportionnellement à leur éloignement de l'orifice de sortie. - L'orifice de sortie est relié à une pompe d'extraction du liquide contenu dans le réservoir. L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre 25 d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue de dessus du fond de réservoir représenté à la figure 1. - La figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un fond de réservoir selon une première variante de réalisation. 30 - La figure 3 représente une vue schématique en coupe d'un fond de réservoir selon une seconde variante de réalisation. - Les figures 4, 5 et 6 illustrent les positions du réservoir contenant une quantité de liquide proche de la limite basse lorsque le réservoir est incliné dans des positions angulaires données. 35 La figure 1 représente la paroi d'un fond de réservoir vue de l'intérieur. En conditions d'usage, ce réservoir est destiné à contenir un liquide tel que par exemple du 3 3023221 carburant ou de l'urée. Le réservoir est disposé dans le véhicule de sorte que le liquide s'écoule par gravité vers un point bas au niveau duquel est réalisé un orifice de sortie 22. Cet orifice 22 peut être intégré dans la paroi d'un module technique 20 comprenant une pompe d'extraction 21. La paroi 10 du fond du réservoir, et la paroi du module technique 20, 5 assimilée ici à la paroi 10 du réservoir, sont donc disposées sensiblement à l'horizontale lorsque le véhicule circule ou est stationné sur un sol lui-même horizontal. Des cloisons C1, C2, C3, s'élevant vers l'intérieur du réservoir, sensiblement à la perpendiculaire de la paroi du fond du réservoir, entourent le module 20 en délimitant des zones Z1, Z2, Z3, Z4 incluses successivement les unes à l'intérieur des autres. Ainsi, la zone 10 Z1 contient la zone Z2, qui contient la zone Z3, qui elle-même contient la zone Z4. Pour les besoins de l'exposé qui va suivre on ordonnera les zones par rangs successifs, Zi constituant la zone de rang inférieur, et Z4 constituant, dans l'exemple servant de support à la présente description, la zone de rang le plus élevé. Bien évidemment le nombre de zones et de cloisons n'est pas limitatif. 15 Chacune des zones communique avec la zone adjacente dans laquelle elle est incluse par l'intermédiaire d'un passage aménagé dans la cloison servant de frontière entre les deux zones adjacentes. Ainsi, la zone Z1 communique avec la zone Z2 de rang supérieur par l'intermédiaire du passage P12, la zone Z2 communique avec la zone Z3 par l'intermédiaire du passage P23, et la zone Z4 communique avec la zone Z3 par l'intermédiaire du passage P34. 20 Le nombre de passage entre deux zones adjacentes est de préférence réduit à un voire deux passages Le module technique 20 comprenant la pompe d'extraction 21 est disposé dans la zone Z4 qui est la zone de rang supérieur incluse simultanément dans toutes les zones de rang inférieur. La hauteur des cloisons est relativement limitée, et peut utilement être comprise, dans le cas d'un réservoir d'une vingtaine de litres, entre 5cm et 15cm. Elles doivent néanmoins avoir une hauteur minimale déterminée en fonction d'un volume donné, comme on le verra par la suite. En référence aux figures 2 et 3, on observe que les passages entre deux zones sont matérialisés par un seuil (S12, S23, S34) situé au niveau de la paroi du réservoir. Selon l'invention, on s'arrange pour que le seuil du passage entre une zone et une zone incluse adjacente de rang supérieur constitue un point bas de ladite zone et un point haut de la zone incluse adjacente de rang supérieur. Ainsi, le seuil S12 qui constitue le seuil du passage P12 entre la zone Z1 et la zone Z2 constitue un point bas de la zone Z1 et un point haut de la zone Z2. De même, le seuil S23 qui constitue le seuil du passage P23 est un point bas de la zone Z2 et un point haut de la zone Z3. Enfin, le seuil S34, formant le seuil du passage P34, constitue 4 3023221 un point bas de la zone Z3 et un point haut de la zone Z4. La notion de point haut et de point bas est évaluée ici en fonction de l'altitude de ces points par rapport à un plan sensiblement parallèle au plan formé par le fond du réservoir ou, plus précisément, au plan horizontal, lorsque le véhicule dans lequel est installé le réservoir est 5 lui-même stationné sur un plan parfaitement horizontal. En référence à ces repères géométriques, on considère que le point haut d'une zone constitue le point d'élévation maximale, et que le point bas d'une zone constitue le point d'élévation minimale de la zone. Ainsi le seuil Si2 est surélevé par rapport au seuil S23 d'une valeur Al2, et le seuil S23 est surélevé par rapport au seuil S34 d'une valeur A23. 10 Cet arrangement particulier permet au liquide de s'écouler par gravité d'une zone à une autre en passant par les passages successifs P P23 P34. L'homme 12, . 23 -- 34. L'homme du métier comprendra aisément la nécessité de ne pas laisser subsister de points hauts localisés au sein d'une même zone de manière à éviter la formation de poches de retenues dans lesquelles le liquide peut s'accumuler de manière non désirée. 15 Lorsque le véhicule est stationné sur un sol horizontal, l'écoulement du liquide entre le passage d'entrée et le passage de sortie d'une zone se fait dans un canal formé par les cloisons délimitant la zone et par la paroi du fond du réservoir. Les cloisons délimitent un labyrinthe dans lequel le liquide s'écoule vers la zone Z4 de plus bas niveau, lorsque le fond du réservoir est disposé sensiblement à l'horizontale. et le seuil 20 S34 d'entrée dans la zone de plus bas niveau Za est le seuil ayant l'élévation la plus basse par rapport aux seuils d'entrée des zones de rangs inférieurs. La paroi 10 du fond du réservoir peut être configurée, comme cela est illustré à la figure 2, de manière à former une pente continue orientée sensiblement en direction de la zone de rang supérieur, correspondant à la zone de plus bas niveau dans laquelle est disposé l'orifice 25 de sortie 22 correspondant au point d'aspiration de la pompe d'extraction 21. La paroi du réservoir peut également être configurée de manière à former au sein de chaque zone une rampe en pente continue allant du seuil d'entrée de la zone vers le seuil de sortie vers la zone adjacente incluse de rang supérieur. De manière alternative, comme cela est illustré à la figure 3, le passage d'une zone vers la 30 zone incluse adjacente peut se faire sous forme de marches successives de hauteurs non nulles. La paroi du fond du réservoir reste alors sensiblement horizontale au sein de chacune des zones. Toutes ces adaptations peuvent être réalisées sans trop de difficultés lorsque le réservoir est réalisé par moulage, ou plus aisément encore par injection, d'un matériau thermoplastique. 5 3023221 On évalue une pente moyenne calculée sur la base de la différence d'élévation entre le seuil d'entrée et le seuil de sortie d'une zone (412, A23) et le plus court trajet devant être réalisé par le liquide pour s'écouler par gravité depuis le passage d'entrée dans la zone jusqu'au passage de sortie de la zone. Cette pente moyenne est de préférence comprise entre 0,5° 5 et 5°. Les cloisons ainsi disposées ont deux fonctions bien distinctes. Lorsque la quantité de liquide contenue dans le réservoir est encore supérieure à la limite basse, le niveau de liquide dépasse en règle générale le niveau des cloisons. Et le liquide contenu dans le réservoir s'écoule directement vers l'orifice de sortie 22 du réservoir où se 10 situe le point d'aspiration de la pompe. Toutefois, lorsque le véhicule subit de fortes accélérations longitudinales ou transversales, les mouvements de liquide dans le réservoir sont susceptibles de découvrir l'orifice de sortie pouvant provoquer un désamorçage de la pompe. Les cloisons ont pour effet de freiner ces transferts de liquide et de conserver une quantité minimale de liquide dans la zone Z4 où se situe l'orifice de sortie, de sorte qu'à tout 15 instant, la pompe reste alimentée. On a donc intérêt à limiter le nombre et la largeur des passages entre deux zones, de manière à limiter les débits de transfert d'une zone à une autre. De bons résultats sont obtenus en aménageant au plus deux passages entre deux sones adjacentes et en limitant la largeur des passages à la hauteur des cloisons. 20 A cet égard, il s'avère intéressant de séparer deux zones adjacentes par une cloison continue comportant deux extrémités délimitant le passage entre ces deux zones, comme cela est le cas pour la cloison C1 entre la zone Zi et la zone Z2 et dont les deux extrémités délimitent le passage P12, ainsi que pour la cloison C2 et le passage P23 entre les zones Z2 et Z3. La deuxième fonction des cloisons, illustrée pus en détails aux figures 4, 5 et 6, est de servir 25 de piège à liquide et de conserver un volume de réserve dans le réservoir lorsque les conditions d'inclinaison du véhicule sont extrêmes. Cette fonction est particulièrement importante lorsque le réservoir du véhicule ne contient plus qu'une quantité limitée de liquide ou que ce volume atteint une limite basse déterminée, et que le véhicule a été stationné en position inclinée. 30 Le liquide contenu dans le réservoir se concentre alors dans une partie du réservoir et le niveau du liquide contenu dans la zone Z1 de rang le plus bas est situé à un niveau inférieur au niveau du seuil S12 du passage P12 vers la zone Z2 adjacente à la zone Z1 incluse dans cette dernière. Le liquide ne s'écoule donc plus par gravité entre ces deux zones. Au moment du redémarrage du véhicule, il est alors nécessaire de pouvoir disposer d'une 35 quantité minimale de carburant ou d'urée pour franchir une distance au-delà de laquelle le 6 3023221 véhicule roule à nouveau sur un sol horizontal. Les cloisons ont alors pour objet de piéger une quantité de liquide suffisante pour assurer ce redémarrage. Cette quantité de liquide est désignée sous le nom de volume de réserve. La figure 4 illustre le cas dans lequel le réservoir est en position sensiblement horizontale et 5 ne contient pus qu'une quantité minimale de liquide assimilée au niveau de liquide correspondant à la limite basse. Le niveau N du liquide restant dans le réservoir est représenté par un trait horizontal. La pompe 21 reste alimentée normalement. Lorsque le véhicule, et donc le réservoir, est stationné sur un sol incliné d'un angle 13 par rapport à l'horizontale, une partie du liquide (non représenté) s'écoule dans la zone Zi en 10 dessous du niveau du seuil Si2. Le piège à liquide formé par les cloisons permet de conserver une quantité minimale de liquide, au-dessus de l'orifice de sortie 22 de manière à alimenter la pompe d'extraction 21 dans ces conditions extrêmes. Ces niveaux sont matérialisés par les lignes N1 et N2 dans les figures 5 et 6. On observe que, selon la direction de l'inclinaison du réservoir, le liquide contenu à l'intérieur 15 des parois peut s'échapper par un passage, comme cela est illustré à la figure 5, où tout le liquide contenu dans la zone Z2 s'échappe par le passage P12. On entend par direction de l'inclinaison, la direction dans laquelle le véhicule est incliné soit, vers l'avant ou l'arrière soit sur un côté soit sur un autre côté, soit dans une position quelconque entre ces directions. Ceci revient à considérer que, lorsque le véhicule est incliné 20 par rapport à l'horizontale, la direction d'inclinaison est quelconque, et que la direction sensiblement perpendiculaire au fond du réservoir est située dans un angle solide 13 donné autour de la direction verticale, comme cela est illustré dans les figures 5 et 6. On s'arrange alors pour que le volume de réserve emprisonné par les parois du piège à liquide soit supérieur à un volume prescrit donné et fixé par les recommandations du 25 constructeur de véhicule, lorsque le véhicule est incliné par rapport à la direction verticale, selon un angle solide 13 compris entre 14° et 20°, et que le volume total ontenu dans le réservoir a atteint la limite basse. Plus précisément, ce volume de réserve est défini comme le volume capable de s'écouler par gravité vers l'orifice de sortie 22 situé dans la zone de plus bas niveau Z4 lorsque le véhicule est incliné d'un angle 13 par rapport à l'horizontale et 30 que le volume total de liquide contenu dans le réservoir a atteint la limite basse. Ce volume de réserve sera déterminé par le nombre de zones et donc le nombre de cloisons, par la hauteur des cloisons et par les positions respectives des passages d'entrée et de sortie les uns vis-à-vis des autres. De préférence, on dispose les passages de manière équi réparties autour de l'orifice de sortie 35 22 du réservoir, ce qui revient à ce que, dans le plan de la paroi du fond du réservoir, les 7 3023221 écarts angulaires entre les passages par rapport à l'orifice de sortie 22 soient sensiblement constants. En présence de deux passages on disposera ces deux passages sensiblement en des points diamétralement opposés par rapport à l'orifice de sortie 22 ; en présence de trois passages on disposera les passages sensiblement à 120° les uns par rapport aux autres 5 autour de l'orifice de sortie, pour quatre passages à 90°, et ainsi de suite. Cette disposition favorise également l'écoulement du liquide entre les zones les plus proches de l'orifice 22 relié à la pompe d'extraction. Ainsi, on ne permettra pas que le passage P12 entre la zone extérieure Zi et la zone incluse adjacente de rang immédiatement supérieur Z2 et le passage P23 entre la zone Z2 et la zone 10 Z3 soient situés l'un en face de l'autre, de manière à éviter que les zones Z2 et Z3 se vident simultanément, lorsque le véhicule est incliné dans la direction de ces deux passages. L'homme du métier ajustera alors la position des passages en calculant le volume résiduel emprisonné dans chacune des zones, et s'arrangera pour que ce volume soit supérieur ou égal au volume de réserve prédéterminé dans toutes les directions d'inclinaison du réservoir 15 déterminées par les valeurs angulaires indiquées ci-dessus, et qu'il puisse s'écouler par gravité vers l'orifice de sortie 22 situé dans la zone de plus bas niveau Z4. Il pourra, si nécessaire, augmenter localement la hauteur des cloisons, en particulier la hauteur des cloisons les plus éloignées de l'orifice de sortie 22 du piège à liquide. L'augmentation du nombre de cloisons peut également s'avérer utile. Toutefois, un trop 20 grand nombre de cloisons a pour effet d'emprisonner, dans certaines configurations d'inclinaisons, un volume non négligeable dans les zones de rang inférieur du piège à liquide, sans que ce volume puisse s'écouler vers les zones de rang supérieur proches de la zone où se situe l'orifice de sortie. A cet égard, un cloisonnement permettant de délimiter quatre à cinq zones semble constituer un bon compromis. 25 On observera en conclusion qu'une grande liberté est laissée au concepteur de cette partie du réservoir pour adapter le nombre et la forme des cloisons tout en restant dans le cadre des enseignements de la présente invention. 8 REVENDICATIONS1. Réservoir comprenant des parois étanches pour contenir un liquide, une des parois (10) formant un fond du réservoir, caractérisé en ce que le fond (10) du réservoir comporte 5 une pluralité de cloisons (Ci, C2, 03) délimitant entre elles des zones (Z1, Z2, Z3, Z4) incluses successivement les unes à l'intérieur des autres, chacune des zones étant en communication avec une zone incluse adjacente par l'intermédiaire d'au moins un passage (P12, P23, P34) comportant un seuil (S12, S23, S34), et en ce que le seuil du passage entre une zone et une zone incluse adjacente constitue un point bas de ladite zone et un point haut de la zone 10 incluse adjacente. 2. Réservoir selon la revendication 1, dans lequel, à l'intérieur d'une zone donnée, une pente moyenne entre le seuil du passage avec la zone adjacente dans laquelle ladite zone est incluse et le seuil du passage avec la zone adjacente incluse dans ladite zone est comprise entre 0,5° et 5°. 15 3. Réservoir selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le nombre de zones et la disposition des passages entre les zones sont adaptés pour retenir un volume de réserve de valeur prédéterminée lorsque le fond du réservoir est incliné par rapport à l'horizontale d'un angle compris entre 14° et 20°. 4. Réservoir selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel une zone est délimitée par 20 au moins une cloison (Cl, C2) continue comprenant deux extrémités définissant un passage unique (P12, P23). 5. Réservoir selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel un orifice de sortie (22) est disposé dans la zone (Za) incluse simultanément dans toutes les zones, et formant la zone de plus bas niveau du réservoir. 25 6. Réservoir selon la revendication 5, dans lequel le seuil du passage (P34) communiquant avec la zone (Za) de plus bas niveau du réservoir constitue le point le plus bas de l'ensemble des seuils de chacun des passages. 7. Réservoir selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel, lorsque le volume total contenu dans le réservoir atteint une limite basse donnée, le liquide s'écoule par gravité 30 jusqu'à la zone (Za) de plus bas niveau du réservoir en passant d'une zone à une autre par les passages (P P23, P 1 aménagés entre chacune des zones. '. 12, 23, 34, 8. Réservoir selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel les passages 12 (P P23, P '. , 23, 34) entre les zones sont décalés angulairement de manière sensiblement équi réparties autour de l'orifice de sortie (22). 9 3023221 9. Réservoir selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel la hauteur des cloisons (Ci, 02, 03) par rapport à la paroi (10) du fond du réservoir augmente proportionnellement à leur éloignement de l'orifice de sortie (22). 10. Réservoir selon l'une des revendications 5 à 9, dans lequel l'orifice de sortie (22) est 5 relié à une pompe d'extraction (21) du liquide contenu dans le réservoir.