Brevet FR3078026A1 — publié le 20190823

DIPOSITIF DE RENFORCEMENT POUR RESERVOIR A CARBURANT [0001] La présente invention porte principalement sur un dispositif de renforcement pour réservoir à carburant. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les réservoirs à carburant de véhicule automobile de type hybride. [0002] De façon connue en soi, un réservoir à carburant est généralement implanté sous le châssis du véhicule, notamment à proximité d'un train arrière. Ce réservoir est orienté transversalement par rapport à un axe longitudinal du véhicule automobile. Une tubulure débouche d'une part dans le réservoir et d'autre part dans un boîtier de trappe pour permettre son remplissage. Le réservoir comporte également un module jauge-pompe permettant à la fois de mesurer le niveau du carburant à l'intérieur du réservoir et d'acheminer du carburant vers les injecteurs au moyen d'une pompe, notamment suite à une demande du calculateur moteur. [0003] En cas d'échauffement du carburant dans le réservoir se produisant par exemple lors d'un stationnement sous forte chaleur ou après un roulage sur une longue distance, une partie du carburant liquide passe alors à l'état de vapeur et est absorbée par le dispositif de recyclage de vapeurs (dit "canister" en terminologie anglo-saxonne). [0004] Dans le cas d'un véhicule hybride, il est possible de ne pas utiliser le moteur thermique pendant une longue période, de sorte que les vapeurs dans le réservoir induisent une surpression à l'intérieur du réservoir. [0005] En outre, du fait de la présence de batteries alimentant la machine électrique de traction, le volume du réservoir d'un véhicule hybride est inférieur (au moins de la moitié) à celui d'un véhicule thermique. La pression à l'intérieur du réservoir va donc augmenter plus rapidement que dans le cas d'un réservoir de taille standard. [0006] Afin de résister à cette pression importante et limiter la dilatation de la coque extérieure réalisée généralement dans un matériau plastique, il est connu de concevoir des réservoirs comportant plusieurs compartiments car une telle configuration est mécaniquement plus rigide. [0007] Un réservoir compartimenté est toutefois plus complexe à réaliser et plus fragile en 30 cas de déformation suite à un choc. En outre, comme il est plus difficile de faire circuler le 2 carburant entre les différents compartiments, le réservoir compartimenté nécessite l'utilisation de modules de pompage plus complexes, de clapets de compensation de pression, etc... Le rendement de remplissage est également plus faible qu'avec un réservoir standard, ce qui limite l'autonomie du véhicule. 5 [0008] Une autre solution connue consiste à utiliser des piliers pour résister en traction à la pression interne qui s'exerce à l'intérieur du réservoir. Toutefois, les piliers de limitation de dilatation sont inefficaces en cas de déformation due à un choc. En effet, ces piliers ne sont pas conçus pour résister à des efforts de compression. [0009] L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant 10 un réservoir à carburant notamment pour véhicule automobile du type comportant une coque comprenant des parois délimitant un compartiment de remplissage, caractérisé en ce que le réservoir comporte dans le compartiment de remplissage au moins un organe élastique de renfort configuré pour travailler en compression en cas de choc subi par le réservoir et en traction pour limiter une dilatation du réservoir en cas de surpression. 15 [0010] L'invention permet ainsi, grâce à l'utilisation d'au moins un organe élastique de renfort travaillant en traction et en compression, d'obtenir un réservoir pouvant résister à la fois à la surpression interne et à la déformation du réservoir se produisant notamment en cas de choc arrière. Il est ainsi possible d'utiliser des réservoirs mono-compartiment de conception plus simple et de plus grande capacité que les réservoirs compartimentés. En 20 outre, le réservoir étant moins sensible au choc, il peut être déplacé vers l'arrière du véhicule, ce qui laisse davantage de place pour implanter les batteries. Il serait ainsi possible d'augmenter l'autonomie en mode électrique pour une taille de véhicule fixée. [0011] Selon une réalisation, le réservoir comporte: - au moins un premier piler élastique ayant un axe orienté dans un plan horizontal et 25 transversalement par rapport à une direction d'allongement longitudinale du réservoir, et - au moins un deuxième pilier élastique ayant un axe orienté verticalement pour limiter une dilatation du réservoir. [0012] Selon une réalisation, un pilier élastique comporte un ressort. [0013] Selon une réalisation, le ressort est un ressort à lame hélicoïdale. [0014] Selon une réalisation, le ressort présente une section de spires réduite dans sa partie intermédiaire. 3 [0015] Selon une réalisation, le ressort est fixé par une seule de ses extrémités à la coque du réservoir. [0016] Selon une réalisation, le ressort est réalisé dans un matériau métallique, ou composite, ou en polymère. 5 [0017] Selon une réalisation, un pilier élastique comporte un socle à au moins une de ses extrémités. [0018] Selon une réalisation, le socle présente une structure en treillis, notamment à lame composite. [0019] Selon une réalisation, le réservoir comporte un élément annulaire élastique en 10 appui contre les parois du réservoir. [0020] Selon une réalisation, l'élément annulaire élastique comporte, suivant sa circonférence, une pluralité de bras radiaux s'étendant entre une portion centrale et une portion annulaire périphérique. [0021] Selon une réalisation, l'élément annulaire élastique comporte, suivant sa 15 circonférence, une pluralité de lames arquées. [0022] Selon une réalisation, le réservoir comporte des doubles lames arquées disposées en regard l'une de l'autre. [0023] Selon une réalisation, la coque est formée par deux demi-coques assemblées entre elles, notamment suivant leur plan médian. 20 [0024] L'invention a également pour objet un véhicule automobile de type hybride comportant une machine électrique accouplée avec un des trains du véhicule, notamment le train arrière, et un réservoir à carburant tel que précédemment défini orienté transversalement par rapport à un axe d'allongement longitudinal du véhicule automobile. [0025] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen 25 des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0026] La figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule automobile de type hybride comportant un réservoir à carburant selon la présente invention; 4 [0027] La figure 2 est une vue en perspective d'un réservoir à carburant selon la présente invention; [0028] La figure 3 est une vue de côté d'un réservoir à carburant selon la présente invention; 5 [0029] La figure 4 est vue de l'intérieur du réservoir selon l'invention comportant des ressorts à lames hélicoïdales de renfort; [0030] La figure 5 est un ressort à section intermédiaire réduite utilisé avec le réservoir selon la présente invention; [0031] Les figures 6a et 6b sont respectivement des vues en perspective et de côté d'un 10 réservoir à carburant selon la présente invention comportant des piliers élastiques pouvant être munis de socles de maintien; [0032] Les figures 7a et 7b sont respectivement des vues en perspective et de côté d'un réservoir à carburant selon la présente invention comportant des ressorts en matériau polymère pouvant être munis de socles de maintien; 15 [0033] La figure 7c est une vue en perspective détaillée d'un ressort de la figure 7b muni d'un socle; [0034] La figure 8 est une vue en perspective d'un réservoir à carburant selon l'invention comportant une pluralité de petits ressorts de renfort; [0035] Les figures 9 et 10 sont des vues en perspective de l'intérieur d'un réservoir selon 20 l'invention comportant au moins un élément annulaire élastique de renfort; [0036] La figure 11 est une vue en perspective de l'intérieur d'un réservoir selon l'invention comportant un système de doubles lames composites arquées. [0037] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 25 [0038] Dans la description qui suit, les orientations notamment de type "longitudinale", "transversale", "horizontale", "verticale" sont entendues par référence à un réservoir en position d'utilisation dans un véhicule automobile. 5 [0039] La figure 1 montre un réservoir de carburant 10 implanté sous le châssis 11 du véhicule, notamment à proximité d'un train arrière 12. Ce véhicule de type hybride comporte une machine électrique 13 accouplée avec le train arrière 12. Cette machine 13 pourra fonctionner sélectivement en mode moteur dans lequel elle transforme l'énergie électrique 5 stockée dans une ou plusieurs batteries 15 en une énergie mécanique pour assurer la traction du véhicule, ou en mode générateur, notamment lors d'une phase de freinage récupératif dans lequel elle transforme l'énergie mécanique en énergie électrique destinée à être stockée dans la ou les batteries 15. [0040] Le réservoir 10 comporte une coque 14 orientée transversalement par rapport à un 10 axe X1 d'allongement longitudinal du véhicule automobile. Une tubulure 16 débouche d'une part dans le réservoir 10 et d'autre part dans un boîtier de trappe pour permettre son remplissage. Le réservoir 10 comporte également un module jauge-pompe 17 permettant à la fois de mesurer le niveau du carburant à l'intérieur du réservoir 10 et d'acheminer du carburant vers les injecteurs au moyen d'une pompe, notamment suite à une demande du 15 calculateur moteur. [0041] Avantageusement, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, la coque 14 est formée par deux demi-coques 14.1, 14.2, en l'occurrence une demi-coque inférieure 14.1 et une demi-coque supérieure 14.2, assemblées entre elles. Ces demi-coques 14.1, 14.2 sont assemblées de préférence suivant leur plan médian. Le plan médian s'étend ici 20 horizontalement mais il pourrait en variante s'étendre dans un plan vertical. Les demi- coques 14.1, 14.2 sont réalisées par exemple dans un matériau plastique qui pourra le cas échéant être renforcé par des fibres. Les demi-coques 14.1, 14.2 sont avantageusement soudées entre elles. En variante, les demi-coques 14.1, 14.2 pourront être collées entre elles, rivetées, ou plus généralement assemblées par tout autre moyen de fixation adapté à 25 l'application. [0042] La coque 14 comporte des parois délimitant de préférence un compartiment de remplissage unique. Un tel réservoir 10 mono-compartiment est de réalisation simple par opposition à des réservoirs compartimentés munis de plusieurs compartiments reliés entre eux qui sont difficiles à réaliser par moulage. Dans l'exemple représenté, le réservoir 10 de 30 forme globalement parallélépipédique comporte une paroi inférieure 18.1 et une paroi supérieure 18.2, deux parois longitudinales 19.1, 19.2, et deux parois transversales 20.1, 20.2. 6 [0043] Conformément à l'invention, le réservoir 10 comporte au moins un organe élastique de renfort 23, 30, 38 configuré pour travailler en compression en cas de choc subi par le réservoir 10 et en traction pour limiter une dilatation du réservoir 10. [0044] Dans les exemples représentés sur les figures 4 à 8, les organes élastiques sont 5 formés par des piliers élastiques 23. Sur les figures 4, 6a, 6b, 7a, et 7b, le réservoir 10 comporte deux piliers élastiques 23 ayant un axe X3 orienté dans un plan horizontal et transversalement par rapport à la direction X2 d'allongement longitudinale du réservoir 10. Les piliers élastiques transversaux 23 pourront prendre appui contre les parois longitudinales 19.1, 19.2 du réservoir 10. Les piliers élastiques transversaux 23 sont orientés 10 sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal X1 du véhicule. Les piliers élastiques transversaux 23 sont destinés à se comprimer lorsque le réservoir 10 est soumis à un effort de choc arrière appliqué suivant l'axe longitudinal X1. Le réservoir 10 présente ainsi une très bonne résistance de toute la face arrière du réservoir 10 en cas de choc. [0045] En outre, un pilier élastique 23 ayant un axe X4 orienté verticalement permet de 15 limiter une dilatation du réservoir 10. Le pilier élastique vertical 23 pourra prendre appui contre la paroi inférieure 18.1 et la paroi supérieure 18.2 du réservoir 10. Le pilier élastique vertical 23 est destiné à travailler en traction pour limiter la dilatation du réservoir 10. [0046] Les piliers élastiques transversaux 23 sont disposés par exemple de part et d'autre du pilier élastique vertical 23. 20 [0047] Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, les piliers élastiques 23 sont constitués par des ressorts à lame hélicoïdale 24 pouvant être réalisés en métal ou en matériau composite. [0048] Ce type de ressort 24 présente l'avantage d'être creux, de sorte que le carburant circule à l'intérieur. Il n'y a donc pas de perte de volume et ce ressort 24 présente une grande 25 surface de contact avec les demi-coques 14.1, 14.2 du réservoir 10. [0049] Les ressorts transversaux 24 appuient symétriquement sur les demi-coques inférieure 14.1 et supérieure 14.2 du réservoir 10. En outre, les ressorts 24 sont stables en compression et résistent efficacement aux déformations en cas de choc arrière. [0050] Le diamètre important du ressort à lame hélicoïdale 24 permet de se passer de 30 socle aux extrémités. Suivant un exemple de réalisation, le ressort 24 pourra présenter un diamètre compris entre 60 mm et 80 mm, et valant de préférence 70 mm. En outre, la 7 longueur du ressort 24 pourra être comprise entre 120 mm et 160 mm, et valoir de préférence 140 mm. [0051] Les ressorts transversaux 24 pourront être fixés aux parois de la coque 14 par leurs deux extrémités. En variante, un ressort 24 est fixé à la coque 14 du réservoir 10 par une 5 seule de ses extrémités. L'autre extrémité viendra alors en appui contre la coque 14 en cas de déformation due à un choc. [0052] Dans le cas où les ressorts 24 sont réalisés en matériau composite, ils pourront être soudés directement à la coque 14. Les ressorts 24 en composite, notamment à fibres longues, présentent des caractéristiques de raideur satisfaisantes. On pourra notamment 10 utiliser le même type de ressorts que ceux utilisés pour réaliser des ressorts d'amortisseurs. [0053] Alternativement, il est possible d'utiliser des ressorts 24 métalliques mais à condition de les tremper préalablement à l'intérieur d'un bain de polymère pour y déposer une fine couche anticorrosion autour. [0054] Dans la variante représentée sur la figure 5, un ressort 24 présente une section de 15 spires réduite dans sa partie intermédiaire 28.1 et une section de spires augmentée aux extrémités 28.2. Il présente une grande surface de contact avec les faces internes des demi-coques 14.1, 14.2 du réservoir 10. En outre, la raideur du ressort 24 pourra être rendue variable suivant la compression du ressort 24. En l'occurrence, le ressort 24 sera de plus en plus raide au fur et à mesure de sa compression. 20 [0055] Les figures 6a et 6b illustrent la possibilité de prévoir un socle 26 à chacune des extrémités d'un ressort 24. Cela est utile pour augmenter la surface d'appui de ressort 24 ayant un diamètre relativement faible. En l'occurrence, des socles 26 sont disposés aux extrémités d'un ressort 24 présentant un diamètre de l'ordre de 50 mm plus ou moins 10% autour de cette valeur. Les socles 26 pourront être réalisés dans un matériau plastique ou 25 composite. Les socles 26 pourront être soudés sur une paroi interne de la coque 14. [0056] Dans le mode de réalisation des figures 7a, 7b, et 7c, les ressorts 24 sont réalisés dans un matériau polymère épais ayant une épaisseur comprise entre 5 mm et 20 mm, et valant de préférence 10 mm. [0057] Comme on peut le voir sur la figure 7b, les ressorts 24 pourront être munis de 30 socles 26 à leurs extrémités. Les socles 26 pourront être réalisés en treillis à lame composite pour former un ensemble élastique. Afin de permettre leur assemblage avec les ressorts 24, 8 les socles 26 pourront comporter un manchon central 27 destiné à s'insérer à l'intérieur du creux du ressort 24 délimité par les spires. En variante, il est possible de coupler des ressorts composites à lames au niveau des extrémités avec un ressort composite classique au centre. 5 [0058] Dans le mode de réalisation de la figure 8, les ressorts 24 sont dépourvus de socle 26 à leurs extrémités. On multiplie alors le nombre de ressorts 24 ayant un diamètre inférieur à 50 mm. On utilise de préférence au moins quatre ressorts 24 pour renforcer le réservoir 10. Sur la figure, on utilise six ressorts 24 mais leur nombre pourra être adapté en fonction de la résistance souhaitée du réservoir 10. 10 [0059] Dans le mode de réalisation de la figure 9, un élément annulaire élastique 30 est disposé en appui contre les parois du réservoir 10. Cet élément 30 présente un diamètre extérieur sensiblement égal à celui du réservoir 10. L'élément annulaire élastique 30 comporte une pluralité de bras radiaux 32 s'étendant entre une portion centrale 33 et une portion annulaire périphérique 34. 15 [0060] L'élément annulaire élastique 30 pourra être logé à l'intérieur d'un cylindre 31 dont la largeur L est ajustable selon les dimensions du réservoir 10 et le niveau de résistance recherché. [0061] L'élément annulaire élastique 30 ainsi que le cylindre 31 pourront être réalisés par assemblage d'éléments de lame composite. On pourra notamment réaliser un assemblage 20 multicouches de composites à fibres longues d'épaisseur comprise entre 6 mm et 10 mm. [0062] Le mode de réalisation de la figure 10 est analogue à celui de la figure 9 sauf que l'élément annulaire élastique 30 comporte des lames arquées 36 suivant sa circonférence. En l'occurrence, on utilise un système de quatre lames arquées 36 à la place des bras radiaux 32. L'élément 30 comporte deux ensembles de deux lames 36 diamétralement 25 opposées l'une par rapport à l'autre. Les quatre lames 36 sont disposées de sorte qu'elles s'équilibrent toujours au cours de la déformation. [0063] Comme cela est illustré sur la figure 11, on pourra prévoir un système de doubles lames composites arquées 38. [0064] On dispose ainsi des ensembles de deux lames arquées 38 en regard l'une de 30 l'autre. Les pieds des lames 38 globalement en forme de U viennent en appui contre les 9 parois longitudinales 19.1, 19.2. Les sommets des lames 38 venant en appui l'un contre l'autre sont ainsi disposés sensiblement dans un plan médian vertical de la coque 14. [0065] Le rayon d'une lame 38 pourra être compris entre 60 mm et 80 mm, et valoir de préférence 70 mm. La hauteur d'une lame 38 pourra être comprise entre 40 mm et 60 mm, 5 et valoir de préférence 50 mm. L'épaisseur d'une lame 38 pourra être comprise entre 2 mm et 8 mm, et valoir de préférence 4 mm. [0066] Cette variante pourra être combinée avec les modes de réalisation à élément élastique annulaire 30. Plus généralement, sauf impossibilité technique, tous les modes de réalisation pourront être combinés les uns avec les autres. 10 [0067] Les modes de réalisation à lames arquées 38 présentent l'avantage REVENDICATIONS1. Réservoir à carburant (10) comportant une coque (14) comprenant des parois délimitant un compartiment de remplissage, caractérisé en ce que ledit réservoir (10) comporte dans le compartiment de remplissage au moins un organe élastique de renfort (23; 30; 38) configuré pour travailler en compression en cas de choc subi par ledit réservoir (10) et en traction pour limiter une dilatation dudit réservoir (10) en cas de surpression. 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins un premier piler élastique (23) ayant un axe (X3) orienté dans un plan horizontal et transversalement par rapport à une direction (X2) d'allongement longitudinale du réservoir (10), et - au moins un deuxième pilier élastique (23) ayant un axe (X4) orienté verticalement pour limiter une dilatation du réservoir (10). 3. Réservoir selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un pilier élastique (23) comporte un ressort (24). 4. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort (24) est un ressort à lame hélicoïdale. 5. Réservoir selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le ressort (24) présente une section de spires réduite dans sa partie intermédiaire (28.1). 6. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un pilier élastique (23) comporte un socle (26) à au moins une de ses extrémités, ce socle ayant de préférence une structure en treillis. 7. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un élément annulaire élastique (30) en appui contre les parois du réservoir (10). 8. Réservoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément annulaire élastique (30) comporte, suivant sa circonférence, une pluralité de bras radiaux (32) s'étendant entre une portion centrale (33) et une portion annulaire périphérique (34). 11 9. Réservoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément annulaire élastique (30) comporte, suivant sa circonférence, une pluralité de lames arquées (36). 10. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des doubles lames arquées (38) disposées en regard l'une de l'autre. 5