Brevet FR3020417A1 — publié le 20151030

Accumulateur de pression La présente invention concerne un accumulateur de pression, notamment pour les véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne un accumulateur de type piston. Certains types de véhicules hybrides appelés hybrides série, comportent un système de pompe/moteur hydraulique pouvant charger des accumulateurs hydrauliques en huile pour stocker cette énergie sous la forme de réserve de pression hydraulique. Une machine hydraulique reliée à des roues motrices du véhicule, peut fonctionner en moteur pour délivrer une puissance mécanique aux roues en prélevant de l'énergie stockée dans les accumulateurs de pression, ou en pompe pour recharger ces accumulateurs de pression lors des freinages du véhicule, afin de récupérer au moins en partie l'énergie cinétique du véhicule. Un accumulateur de type piston comprend généralement une enceinte à l'intérieur de laquelle est disposée une chambre à piston. Un équipage mobile à piston est monté coulissant dans la chambre. Généralement, la chambre est reliée à un circuit de gaz sous pression et à un circuit de liquide sous pression. L'équipage mobile se déplace dans un sens de coulissement pour permettre à la chambre de se remplir de gaz (par exemple, d'azote), et se déplace dans l'autre sens de coulissement (i.e. sens opposé) pour permettre à la chambre de se remplir de liquide (par exemple, d'huile). Ce type d'accumulateur est bien connu de l'homme du métier et ne sera pas décrit plus en détails. Il existe des accumulateurs à piston de type I, III, et IV. Les accumulateurs de type I sont en métal, tandis que les types III et IV ont une structure externe en composite. Les accumulateurs de type III résistent mal à la fatigue. Des accumulateurs de type IV à piston existent. Ils sont prévus pour un montage vertical (par rapport au sol). Ces accumulateurs ne sont pas adaptés pour un montage sur un véhicule automobile. En effet, pour le cas d'un véhicule automobile, il est souhaitable que le ou les accumulateurs soient montés à plat (c'est-à-dire à l'horizontal par rapport au sol) sous la caisse du véhicule. Il a été également proposé des accumulateurs de type piston pour véhicule automobile. Ces accumulateurs (dits de type I) connus utilisent des pièces d'assemblage en acier, ce qui les rend particulièrement lourds, encombrants et couteux. Il est donc souhaitable de fournir un accumulateur de type IV à piston qui offre une résistance convenable, et en même temps, garde un poids particulièrement réduit. Il est aussi souhaitable de fournir un tel accumulateur qui soit compact et avec une faible perméabilité. Dans un premier mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un accumulateur de pression comprenant une enceinte à l'intérieur de laquelle est placée une chambre à piston. L'accumulateur est tel que : - la chambre à piston est munie d'un premier embout pour l'arrivée et l'évacuation d'un gaz sous pression et d'un deuxième embout pour l'arrivée et l'évacuation d'un liquide sous pression ; - l'enceinte est en matière thermoplastique ; et - au moins une partie de l'enceinte est surmoulée sur au moins une partie de chacun des premier et deuxième embouts. Avantageusement, l'enceinte selon l'invention est en matière thermoplastique. 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 copolymère 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 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 argiles, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles ou 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. Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats 5 peuvent être obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD). La paroi de l'enceinte 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 10 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 l'enceinte. Avantageusement, cette couche peut être à base d'une résine barrière, c'est-à-dire d'une résine imperméable au carburant telle que l'EVOH par exemple (copolymère éthylène - acétate de vinyle partiellement 15 hydrolysé). Ainsi, la présente invention propose un accumulateur de pression dans lequel l'enceinte et la chambre à piston sont assemblées par surmoulage. Plus précisément, l'idée est d'équiper la chambre à piston avec des embouts faisant saillie vers l'extérieur de la chambre et de surmouler une partie de l'enceinte sur 20 ces embouts. En surmoulant une partie de l'enceinte sur ces embouts, la chambre à piston est solidaire de l'enceinte et le poids de l'accumulateur est diminué (du fait qu'aucune pièce d'assemblage en acier enceinte/chambre n'est utilisée). Dans un mode de réalisation particulier, la chambre à piston comprend deux embouts (i.e. raccords) ; un premier embout apte à être relié à un circuit de 25 gaz sous pression et un deuxième embout apte à être relié à un circuit de liquide sous pression. Ainsi, un gaz sous pression (par exemple, de l'azote ou de l'hélium) peut entrer dans et sortir de la chambre via le premier embout, et un liquide sous pression (par exemple de l'huile) peut entrer dans et sortir de la chambre via le deuxième embout. 30 Dans un mode de réalisation particulier, les premier et deuxième embouts peuvent être fixés de manière solidaire sur la chambre à piston, par exemple, par soudure ou tout autre moyen répondant à la fonction. Dans un mode de réalisation particulier, la chambre à piston peut être elle-même réalisée en matériau composite, assemblée sur des embouts de matériau 35 différent. Dans un mode de réalisation particulier, le système à piston peut être formé par l'assemblage de deux demi coquilles, et entre lesquelles on a au préalable placé un équipage mobile à piston. Par exemple, chaque demi-coquille comprend une moitié de chambre à piston et de premier et deuxième embouts. Par exemple, chaque demi-coquille peut être obtenue par moulage d'un matériau métallique ou d'un matériau composite. Dans un mode de réalisation particulier, les premier et deuxième embouts sont diamétralement opposés (i.e. en vis-à-vis). Une telle configuration permet, après surmoulage de l'enceinte sur ces embouts, d'avoir une bonne tenue mécanique de l'ensemble (i.e. faible vibration). Dans un autre mode de réalisation particulier, les premier et deuxième embouts peuvent être désaxés l'un par rapport à l'autre. Les premier et deuxième embouts peuvent avoir une forme quelconque. Préférentiellement, ils sont de forme tubulaire. Ils peuvent être de diamètre identique ou différent. Dans un autre mode de réalisation particulier, la chambre à piston peut comprendre plus de deux embouts. Par exemple, la chambre à piston peut comprendre un troisième embout relié à un autre circuit de gaz sous pression, servant de circuit de secours. Dans un mode de réalisation avantageux, la surface extérieure de l'enceinte est recouverte par un revêtement (i.e. couche extérieure) en matériau composite. Préférentiellement, ce revêtement est à base de fibres de module élastique élevé et de préférence, de fibres de verre ou de carbone. Un équipage mobile à piston est monté coulissant dans la chambre à piston. L'équipage mobile à piston est préférentiellement étanche. L'équipage mobile à piston est monté dans la chambre de manière à être susceptible de délimiter un premier volume de gaz et un deuxième volume de liquide dans la chambre. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'accumulateur 30 comprend un capteur configuré pour détecter la positon de l'équipage mobile à piston à l'intérieur de la chambre. Le capteur peut être du type avec ou sans contact. Dans un mode de réalisation particulier, l'accumulateur peut comprendre un capteur infrarouge ou un capteur ultrasonique monté dans la chambre, pour 35 mesurer par exemple, mais de manière non exhaustive la position exacte du piston (i.e. équipage mobile). Dans un autre mode de réalisation particulier, la chambre peut être munie (ou intègre dans sa paroi) d'une série d'interrupteurs (ou une cellule à résistance variable) et l'équipage mobile à piston peut être muni d'un aimant configuré pour commander la fermeture des interrupteurs. Ainsi, l'ensemble chambre/équipage mobile à piston peut agir comme un potentiomètre. En effet, chaque position de l'équipage mobile à piston dans la chambre peut correspondre à une valeur de résistance différente. La figure 1 illustre schématiquement un accumulateur de pression, selon le premier mode de réalisation particulier de l'invention décrit ci-dessus. L'accumulateur de pression 100 comprend une enceinte 101 à l'intérieur de laquelle est placée une chambre à piston 102. Un équipage mobile à piston 103 est monté coulissant dans la chambre à piston 102. La chambre à piston 102 est munie d'un premier embout 104 pour l'arrivée et l'évacuation d'un gaz sous pression et d'un deuxième embout 105 pour l'arrivée et l'évacuation d'un liquide sous pression. L'enceinte 101 est recouverte par une couche de renfort extérieure 106. Dans un mode de réalisation particulier, cette couche 106 peut être un enroulement de fibres de carbone. L'enceinte 101 est en matière thermoplastique. Comme illustré sur l'exemple de la figure 1, l'enceinte 101 est surmoulée sur le premier embout 104 et sur le deuxième embout 105. La zone de surmoulage du premier embout 104 est référencée Si et la zone de surmoulage du deuxième embout 105 est référencée S2. Des espaces (107, 108) sont formés entre l'enceinte 101 et la chambre à piston 102. Avantageusement, les dimensions de l'enceinte 101 et de la chambre à piston 102 peuvent être choisies de manière à contenir une quantité de gaz souhaitée dans les espaces (107, 108). La chambre à piston 102 comprend des orifices (109, 110) configurés pour permettre une circulation du gaz sous pression entre la chambre 102 et les espaces (107, 108). Dans un second mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un accumulateur de pression comprenant une enceinte à l'intérieur de laquelle est placée une chambre à piston. L'accumulateur est tel que : - la chambre à piston est munie d'un premier embout périphérique pour l'arrivée et l'évacuation d'un gaz sous pression et d'un deuxième embout central pour l'arrivée et l'évacuation d'un liquide sous pression, les premier et deuxième embouts étant placés du même côté de l'accumulateur ; - l'enceinte est en matière thermoplastique ; et - au moins une partie de l'enceinte est surmoulée sur au moins une partie du premier embout périphérique. Dans un mode de réalisation particulier, les premier et deuxième embouts sont concentriques. La figure 2 illustre schématiquement un accumulateur de pression, selon le second mode de réalisation particulier de l'invention. L'accumulateur de pression 200 comprend une enceinte 201 à l'intérieur de laquelle est placée une chambre à piston 202. Un équipage mobile à piston 203 est monté coulissant dans la chambre à piston 202. La chambre à piston 202 est munie d'un premier embout périphérique 204 pour l'arrivée et l'évacuation d'un gaz sous pression et d'un deuxième embout central 205 pour l'arrivée et l'évacuation d'un liquide sous pression. Les premier et deuxième embouts (204, 205) sont concentriques. L'enceinte 201 est recouverte par une couche de renfort extérieure 206. Dans un mode de réalisation particulier, cette couche 206 peut être un enroulement de fibres de carbone. L'enceinte 201 est en matière thermoplastique. Comme illustré sur l'exemple de la figure 2, l'enceinte 201 est surmoulée sur le premier embout périphérique 204. La zone de surmoulage du premier embout périphérique 204 est référencée S3. Des espaces (207, 208) sont formés entre l'enceinte 201 et la chambre à piston 202. Avantageusement, les dimensions de l'enceinte 201 et de la chambre à piston 202 peuvent être choisies de manière à contenir une quantité de gaz souhaitée dans les espaces (207, 208). La chambre à piston 202 comprend un orifice 209 configuré pour permettre une circulation du gaz sous pression entre la chambre 202 et les espaces (207, 208). La chambre à piston est maintenue dans ce cas dans l'enveloppe aux deux extrémités, l'une d'entre elle étant borgne. 11 peut être possible dans certaines configurations de supprimer ce deuxième maintien de la chambre à piston. 30 REVENDICATIONS1. Accumulateur de pression (100) comprenant une enceinte (101) à l'intérieur de laquelle est placée une chambre à piston (102), caractérisé en ce que : la chambre à piston est munie d'un premier embout (104) pour l'arrivée et l'évacuation d'un gaz sous pression et d'un deuxième embout (105) pour l'arrivée et l'évacuation d'un liquide sous pression ; l'enceinte est en matière thermoplastique ; et - au moins une partie de l'enceinte est surmoulée sur au moins une partie de chacun des premier et deuxième embouts. 2. Accumulateur de pression (200) comprenant une enceinte (201) à l'intérieur de laquelle est placée une chambre à piston (202), caractérisé en ce que : la chambre à piston est munie d'un premier embout périphérique (204) pour l'arrivée et l'évacuation d'un gaz sous pression et d'un deuxième embout central (205) pour l'arrivée et l'évacuation d'un liquide sous pression, les premier et deuxième embouts étant placés du même côté de l'accumulateur ; l'enceinte est en matière thermoplastique ; et au moins une partie de l'enceinte est surmoulée sur au moins une partie du premier embout périphérique. 3. Accumulateur de pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et deuxième embouts sont concentriques.