Brevet FR3086928A1 — publié le 20200410

RESERVOIR DE FLUIDE, NOTAMMENT DESTINE A ETRE UTILISE DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] a présente invention porte sur un réservoir de fluide, notamment destiné à être utilisé dans un véhicule automobile. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les réservoirs de carburant, les réservoirs de liquide de dépollution notamment pour les systèmes de réduction catalytique sélective (système dit SCR, acronyme pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais), les réservoirs d'additifs pour carburant, notamment le gasoil, les réservoirs de liquide lave-glace, les réservoirs de liquide de refroidissement moteur, ou tout autre type de réservoir susceptible d'être utilisé dans l'industrie automobile. [0002] De façon connue en soi, un réservoir comporte un corps réalisé dans un matériau polymère délimitant un espace de remplissage par un fluide, ainsi que des inserts de rigidification réalisés en acier permettant la fixation du réservoir à un élément structurel, notamment la caisse du véhicule. [0003] Toutefois, la présence des inserts en acier pour soutenir le réservoir a comme inconvénient d'augmenter sensiblement le poids et l'encombrement de l'ensemble, et de nécessiter la réalisation d'une opération de fixation des inserts sur le corps du réservoir, par exemple au moyen de vis ou de rivets. Il est également nécessaire de réaliser une protection anticorrosion (zincage et/ou peinture) pour éviter les problèmes de corrosion. [0004] II existe également des contraintes de conception importantes, dans la mesure où les zones de liaison entre l'insert en acier et le corps du réservoir, doivent passer nécessairement par le plan de joint du réservoir qui est une zone robuste de double épaisseur de paraison. En outre, le volume utile du réservoir n'est pas optimisé, car l'insert nervuré n'est pas plaqué parfaitement au réservoir. [0005] En fin de vie du véhicule, lors de son démantèlement, le réservoir nécessite un démontage de l'insert en acier car les deux matières (acier et polymère) ont des filières de recyclage différentes. [0006] L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un réservoir de fluide, notamment destiné à être utilisé dans un véhicule automobile, comportant: - un corps réalisé dans un matériau polymère, le corps délimitant un espace de remplissage par un fluide, et - un insert de rigidification, 2 caractérisé en ce que l'insert de rigidification est réalisé dans un matériau polymère renforcé par des fibres, l'insert de rigidification étant surmoulé sur au moins une paroi du corps de réservoir. [0007] L'invention permet ainsi, en remplaçant l'insert métallique par un insert réalisé en 5 matériau polymère, de renforcer la tenue mécanique du réservoir tout en allégeant considérablement l'ensemble. L'invention permet également de s'affranchir de l'opération de dépôt d'une couche de protection anticorrosion ainsi que des contraintes de conception liées à l'utilisation des inserts en acier. En effet, l'invention permet de remonter l'interface de fixation à la caisse dans une zone plus haute que le plan de joint du réservoir. En outre, 10 l'invention permet d'augmenter le volume utile du réservoir, par optimisation de l'épaisseur de l'ensemble insert-paroi du réservoir. L'invention facilite également le recyclage du réservoir, dans la mesure où il n'est plus nécessaire de démonter les inserts en acier en fin de vie du véhicule. [0008] Selon une réalisation, les fibres sont continues. 15 [0009] Selon une réalisation, l'insert de rigidification est constitué par plusieurs couches d'un ruban superposées les unes sur les autres. [0010] Selon une réalisation, l'insert de rigidification prend la forme d'une boucle de renforcement s'étendant de façon continue suivant une circonférence complète du corps de réservoir. 20 [0011] Selon une réalisation, l'insert de rigidification prend la forme d'une sangle de maintien munie d'une interface de fixation à chacune de ses extrémités. [0012] Selon une réalisation, l'insert de rigidification et le corps du réservoir sont réalisés dans un même matériau thermoplastique, notamment un matériau polyéthylène haute densité. [0013] Selon une réalisation, les fibres de l'insert de rigidification sont unidirectionnelles ou 25 multidirectionnelles. [0014] Selon une réalisation, le réservoir est choisi parmi un des réservoirs suivants: réservoir de carburant, réservoir de liquide de dépollution, réservoir d'additifs pour carburant, réservoir de liquide lave-glace, réservoir de liquide de refroidissement moteur. [0015] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un réservoir caractérisé 30 en ce qu'il comporte: - une étape de fabrication d'un insert de rigidification réalisé dans un matériau polymère renforcé par des fibres, - une étape de mise en place de l'insert de rigidification à l'intérieur d'un moule, - une étape d'extrusion d'une paraison à l'intérieur du moule, 3 - une étape de fermeture du moule, - une étape de soufflage de la paraison de sorte qu'au moins une paroi de la paraison vient en contact avec le moule et avec l'insert de rigidification afin d'assurer une cohésion de matière entre la paroi de la paraison et l'insert de rigidification, et 5 - une étape d'ouverture du moule. [0016] Selon une mise en oeuvre, l'insert de rigidification est réalisé par enroulement de couches d'un ruban chauffé autour d'un gabarit de sorte que les couches sont superposées les unes sur les autres. [0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen 10 des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0018] [Fig. 1] est une vue en perspective d'un réservoir de fluide comportant des inserts de rigidification selon la présente invention; [0019] [Fig. 2] est une vue en perspective des inserts de rigidification d'un réservoir de fluide 15 selon la présente invention; [0020] [Fig. 3] est une représentation schématique d'un ruban utilisé pour la réalisation des inserts de rigidification selon la présente invention; [0021] [Fig. 4] est une représentation schématique d'un robot utilisé pour réaliser un insert de rigidification par enroulement d'un ruban chauffé autour d'un gabarit; 20 [0022] [Fig. 5a] à [Fig. 5d] sont des représentations schématiques d'étapes de réalisation d'un réservoir selon l'invention par extrusion-soufflage; [0023] [Fig. 6] est une vue agrandie de l'interface entre le corps du réservoir et l'insert composite multicouches selon la présente invention; [0024] [Fig. 7a] à [Fig. 7b] sont des représentations schématiques illustrant des variantes de 25 réalisation des inserts de rigidification pour le réservoir de fluide selon la présente invention. [0025] Les éléments identiques similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0026] La figure 1 montre un réservoir de fluide 10, notamment destiné à être utilisé dans un 30 véhicule automobile. Le réservoir 10 pourra prendre la forme d'un réservoir de carburant, d'un réservoir de liquide de dépollution, d'un réservoir d'additifs pour carburant, d'un réservoir de liquide lave-glace, d'un réservoir de liquide de refroidissement moteur, ou de 4 tout autre type de réservoir destiné à être utilisé dans un véhicule automobile. Le corps 11 du réservoir 10 délimite un espace de remplissage par un fluide. [0027] Le réservoir 10 comporte en outre au moins un insert de rigidification 12, 12', tel que cela est montré sur la figure 2, réalisé dans un matériau polymère renforcé par des fibres 5 continues. L'insert 12, 12' est surmoulé sur au moins une paroi du corps 11 de réservoir 10. L'insert 12, 12' pourra être surmoulé sur une face interne ou sur une face externe du réservoir 10. Les fibres continues pourront être choisies notamment parmi des fibres de verre ou de carbone. L'insert de rigidification 12, 12' est constitué par plusieurs couches d'un ruban 17 (cf. figure 3) superposées les unes sur les autres, comme cela est expliqué 10 plus en détails ci-après. [0028] L'insert de rigidification pourra prendre la forme d'une boucle de renforcement 12. L'insert 12 s'étend alors de façon continue suivant une circonférence complète du corps 11 de réservoir 10. L'insert 12 présente ainsi un contour fermé. Une telle configuration permet de renforcer considérablement le réservoir 10. Avantageusement, le réservoir 10 15 comporte au moins une boucle de renforcement 12. Le nombre de boucles de renforcement 12 est adapté en fonction de la tenue mécanique souhaitée du réservoir 10. [0029] L'insert de rigidification pourra également prendre la forme d'une sangle de maintien 12' munie d'une interface de fixation 14 à chacune de ses extrémités afin de pouvoir fixer le réservoir 10 notamment à la caisse du véhicule. La sangle 12' s'étend sur une portion 20 de la circonférence du réservoir 10. La sangle 12' est donc ouverte contrairement à la boucle 12. L'interface de fixation 14 pourra être une interface rapportée surmoulée sur une extrémité correspondante de la sangle 12'. L'interface de fixation 14 est dans ce cas réalisée dans un matériau plastique. En variante, l'interface de fixation 14 est constituée par un trou de passage d'un organe de fixation, notamment un trou oblong, réalisé dans 25 une extrémité correspondante de la sangle 12'. La découpe de l'extrémité de la sangle 12' pour obtenir le trou pourra être effectuée, notamment par jet d'eau ou découpe laser, ou toute autre technologie de découpe adaptée à l'application. De même, la sangle 12' pourra être obtenue par découpe d'un insert 12 sous forme d'une boucle de renforcement suivant une des technologies précitées. 30 [0030] Avantageusement, l'insert 12, 12' et le corps 11 du réservoir 10 sont réalisés dans un même matériau thermoplastique, notamment un matériau polyéthylène haute densité. En variante, ces éléments pourront être réalisés en polycétone, en polyamide, ou en tout autre matériau polymère adapté à l'application. [0031] On décrit ci-après le procédé de fabrication du réservoir 10 selon l'invention muni d'un insert de rigidification 12, 12' en matériau composite. 5 [0032] Ce procédé comporte une étape de réalisation d'un insert de rigidificafion 12, 12' réalisé dans un matériau polymère renforcé par des fibres. A cet effet, comme on peut le voir sur la figure 4, un robot 16 effectue un enroulement de couches d'un ruban 17 chauffé autour d'un gabarit 18 de sorte que les couches sont superposées les unes sur les autres. 5 L'ensemble de ces couches est comprimé ou laminé à chaud pour former l'insert 12, 12'. Comme on peut le voir sur la figure 5a, l'insert 12, 12' est mis en place à l'intérieur d'un moule 25. [0033] Suivant un exemple de réalisation, chaque couche du ruban 17 comporte une matrice thermoplastique 20 dans laquelle s'étendent des fibres continues 21, tel que montré sur la 10 figure 6. Une largeur du ruban 17 et donc de l'insert 12, 12' est comprise entre 2cm et 15cm, et est comprise de préférence entre 2cm et 5cm. Une épaisseur de l'insert 12, 12' pourra être comprise entre quelques dixièmes de millimètres et plusieurs millimètres, notamment entre 1mm et 5mm, et de préférence entre 1mm et 2mm. L'épaisseur pourra bien entendu être adaptée en fonction des efforts que l'insert 12, 12' devra supporter. 15 [0034] Une machine à extruder 23 réalise une extrusion d'une paraison 24 à l'intérieur du moule 25, tel que montré sur la figure 5a. Le moule 25 est ensuite fermé tel que montré sur la figure 5b. On effectue une étape de soufflage de la paraison 24 de sorte qu'au moins une paroi de la paraison 24 vienne en contact avec le moule 25 et avec l'insert 12, 12' afin d'assurer une cohésion de matière entre la paroi de la paraison 24 et l'insert 12, 12', tel 20 que montré sur la figure 5c. Le moule 25 est ouvert à la fin du procédé et la pièce est démoulée après refroidissement de la pièce, tel que cela est représenté sur la figure 5d. [0035] La figure 6 est une vue agrandie de l'interface I entre le corps 11 du réservoir 10 et l'insert 12, 12' composite multicouches à la fin du procédé de fabrication. Dans cet exemple, on distingue un insert 12, 12' formé par six couches C1-C6 de ruban 17 25 comportant chacune une matrice 20 de matériau composite et des fibres continues 21 vues en coupe transversale. On observe une absence de porosité ou de bulles d'air à l'interface I ou entre les couches C1-C6 de ruban 17, de sorte qu'il n'existe pas de problème de décohésion de l'ensemble. On obtient ainsi un insert 12, 12' monobloc qui présente une continuité de matière avec le corps 11 du réservoir 10. La liaison mécanique 30 entre le réservoir 10 et l'insert 12, 12' est donc robuste et homogène. [0036] Les fibres 21 sont de préférence unidirectionnelles et s'étendent suivant la longueur du ruban 17. En variante, comme cela est montré sur les figures 7a et 7b, les fibres 21 pourront être multidirectionnelles en s'étendant notamment suivant une direction verticale et suivant une direction horizontale. Dans le mode de réalisation de la figure 7a, les fibres 35 21 verticales et horizontales sont superposées les unes sur les autres. Dans le mode de 6 réalisation de la figure 7b, les fibres 21 d'un type donné (vertical ou horizontal) passent alternativement au-dessus et en dessous des fibres 21 de l'autre type. Toute autre configuration de tressage des fibres 21 adaptée à l'application REVENDICATIONS1- Réservoir de fluide (10), notamment destiné à être utilisé dans un véhicule automobile, comportant : -un corps (11) réalisé dans un matériau polymère, ledit corps (11) délimitant un espace de remplissage par un fluide, et, -un insert de rigidification (12, 12'), caractérisé en ce que l'insert de rigidification (12, 12') est réalisé dans un matériau polymère renforcé par des fibres (21), ledit insert de rigidification (12, 12') étant surmoulé sur au moins une paroi dudit corps (11) de réservoir (10). 2- Réservoir de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres (21) sont continues. 3- Réservoir de fluide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'insert de rigidification (12, 12') est constitué par plusieurs couches d'un ruban (17) superposées les unes sur les autres. 4 Réservoir de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'insert de rigidification prend la forme d'une boucle de renforcement (12) s'étendant de façon continue suivant une circonférence complète du corps (1 1 ) de réservoir (10). 5- Réservoir de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'insert de rigidification prend la forme d'une sangle de maintien (12') munie d'une interface de fixation (14) à chacune de ses extrémités. 6- Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'insert de rigidification (12, 12') et le corps (11) du réservoir (10) sont réalisés dans un même matériau thermoplastique, notamment un matériau polyéthylène haute densité. 7 Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fibres (21) de l'insert de rigidification (12, 12') sont unidirectionnelles ou mulfidirecfionnelles. 8- Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le réservoir (10) est choisi parmi un des réservoirs suivants: réservoir de carburant, réservoir de liquide de dépollution, réservoir d'additifs pour carburant, réservoir de liquide lave-glace, réservoir de liquide de refroidissement moteur. 9- Procédé de fabrication d'un réservoir (10) caractérisé en ce qu'il comporte: -une étape de fabrication d'un insert de rigidification (12, 12') réalisé dans un matériau polymère renforcé par des fibres (21), 8 -une étape de mise en place de l'insert de rigidification (12, 12') à l'intérieur d'un moule (25), -une étape d'extrusion d'une paraison (24) à l'intérieur dudit moule (25), -une étape de fermeture du moule (25), 5 -une étape de soufflage de la paraison (24) de sorte qu'au moins une paroi de la paraison (24) vient en contact avec le moule (25) et avec l'insert de rigidification (12, 12') afin d'assurer une cohésion de matière entre la paroi de la paraison (24) et l'insert de rigidification (12, 12'), et -une étape d'ouverture du moule (25). 10 10- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'insert de rigidification (12, 12') est réalisé par enroulement de couches d'un ruban (17) chauffé autour d'un gabarit (18) de sorte que les couches sont superposées les unes sur les autres.