Brevet FR3087380A1 — publié le 20200424

DESCRIPTION TITRE : RESERVOIR RENFORCE POUR LE CONDITIONNEMENT DE FLUIDES DE VEDICULES AUTOMOBILES ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL RESERVOIR [0001] L'invention concerne un réservoir renforcé pour le conditionnement de fluides de véhicules automobiles. [0002] Plus précisément, l'invention s'intéresse, d'une part, à un réservoir (forcé par des inserts surmoulés comprenant des fibres continues noyées dans un matériau thermoplastique et, d'autre part, à un procédé de fabrication d'un tel réservoir. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] Les véhicules automobiles sont généralement équipés de réservoirs destinés au conditionnement et au stockage de divers fluides (carburant, liquide de réduction catalytique SCR, additifs du gasoil, liquide pour lave-glace, liquide de refroidissement du moteur, ...). [0004] Les réservoirs destinés à équiper les véhicules hybrides sont conçus pour résister à une élévation de pression. Cette montée en pression se produit, notamment, lorsque le moteur thermique fonctionnant à l'essence est stoppé pour basculer sur la motorisation électrique. [0005] Les déformations de ces réservoirs sont aujourd'hui limitées grâce à des piliers de renfort (dits aussi « stand off») qui sont réalisés avec une matière coûteuse (telle que des polyamides aromatiques type PPA, ...) avant d'être fixés, par assemblage mécanique, à l'intérieur du réservoir entre ses parois, respectivement, supérieure et inférieure. [0006] La configuration actuelle nécessite toutefois de souder au préalable, sur les parois en regard à l'intérieur du réservoir, des éléments en polyéthylène haute densité (PE-HD) qui sont destinés à assurer le positionnement et l'accrochage ultérieur de ces piliers. [0007] Par ailleurs, ces piliers occupent un certain volume dans le réservoir et réduisent ainsi sa capacité de stockage de manière préjudiciable. [0008] Par conséquent; le renforcement des réservoirs par l'utilisation de piliers est une solution complexe et encombrante qui génère, en outre, des contraintes importantes de conception. [0009] Le document W02013174460A1 décrit un réservoir à carburant entouré par' une sangle de renfort rapportée. Cette sangle comprend des fibres résistant à la traction telles que des fibres de carbone, des fibres d'aramide ou des fibres de verre qui sont orientées dans sa direction longitudinale et qui sont noyées dans une matrice th ermoplastici ue. [0010] Cependant, le procédé de fabrication d'un tel réservoir est laborieux car il nécessite, postérieurement au moulage du corps de réservoir, une opération d'enrubannage du corps par la sangle puis une opération supplémentaire de liaison mécanique (par exemple, par soudure ou collage) entre la sangle el le corps. [0011] En outre, du fait de l'hétérogénéité des matières utilisées, la résistance mécanique de cette liaison se révèle insuffisante dans le temps et, notamment, dans le cas d'une élévation brutale et forte de la pression à l'intérieur du réservoir. PRESENTATION DE L'INVENTION [0012] La présente invention a pour but de résoudre les problèmes techniques posés par l'art antérieur en proposant un réservoir dont e corps intègre totalement les moyens de renfort dès sa fabrication en formant un ensemble monobloc. [0013] Ce but est atteint, selon l'invention, au moyen d'un réservoir de fluides pour véhicules automobiles comprenant un corps destiné à contenir ledit fluide et des moyens de renfort, caractérisé en ce que lesdits moyens de renfort comprennent au moins un insert rigide comportant des fibres continues enduites d'un polymère, ledit insert étant intégralement noyé dans l'épaisseur de la paroi dudit corps en formant une armature périphérique. 3 [0014] Cet insert peut être intégralement ou partiellement noyé dans l'épaisseur de la paroi du corps. [0015] Selon une caractéristique avantageuse;, l'insert est: constitué d'un ruban de fibres unidirectionnelles. [0016] Selon une autre caractéristique, le polymère d'enduction e.st une matière thermoplastique. [0017] Selon encore d'autres caractéristiques, l'insert a une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm et une largeur comprise en tre 10 mm et 500 mm. [0018] Selon une première variante de réalisation, l'insert comprend plusieurs couches de fibres continues. [0019] Selon une autre variante, le réservoir l'invention comprend une série d'inserts parallèles. [0020] De préférence, les I s continues de l'insert nt des fibres de verre ou de carbone. [0021] Selon une variante avantageuse et spécifique, le corps est réalisé avec une matière thermoplastique chargée de fibres de verre. [0022] tin autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un réservoir de fluides pour véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'on réalise au moins un insert composite à base de fibres unidirectionnelles et continues enduites d'un polymère thermoplastique, on chauffe ledit insert puis on l'introduit dans un moule et on effectue le surmoulage de l'insert avec une matière thermoplastique de façon à former un corps monobloc dans la paroi duquel ledit insert est intégralement noyé. [0023] Encore un autre obje l'invention est un véhicule automobile hybride équipé d'un réservoir de fluides présentant les caractéristiques définies ci-dessus. [0024] Les inserts composites selon l'invention sont ainsi intégrés dans le réservoir en servant de support au surmoulage du corps. La présence de fibres continues renforce considérablement la tenue mécanique des réservoirs de carburant, 4 notamment, de ceux des véhicules hybrides qui sont pressurisés lorsque le moteur thermique est à l'arrêt. [0025] L'invention permet ainsi de s'affranchir des piliers internes qui réduisaient notablement la capacité des réservoirs à carburant et apporte, conjointement, un allègement significatif de ces réservoirs. [0026] L'invention présente, en outre, des avantages économiques et environnementaux car elle permet, à la fois, l'emploi de matières coûteuses telles que des polyamides aromatiques dont étaient constitués les piliers précédents et de garder une homogénéité de matières pour le corps du réservoir et ses moyens de renfort. Le recyclage des réservoirs s'en trouve ainsi facilité. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0027] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées cl-apres. La [Figure 1A] et la [Figure 1B] sont des vues en perspective de modes de réalisation d'inserts destinés au réservoir de l'invention. La [Figure 2] est une vue en perspective d'un réservoir de l'invention à l'état. de finition. La [Figure 3] est une vue en coupe .ansversale partielle du réservoir de la figure 2. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des sigles de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0028] Naturellement, les modes de réalisation illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrits ci-après ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux ces différents modes pour en proposer d'autres. [0029] La [Figure 1A] et la [Figure 1131 représentent différents modes de réalisation du réservoir de l'invention qui comprend, de manière traditionnelle, un corps 1 destiné à contenir le fluide et des moyens de renfort 2. [0030] Selon l'invention, les moyens de renfort 2 comprennent au moins un insert rigide 21. composite, de forme au moins partiellement. annulaire, comportant des fibres continues enduites d'un polymère. Cet insert rigide dont un premier mode de réalisation est illustré par la [Figure 1A1, est: constitué, de préférence, d'un ruban ou d'une nappe (mat) annulaire à hase de fibres unidirectionnelles en une ou plusieurs couches enroulées et pressées à chaud de façon à assurer une bonne cohésion entre elles. [0031] L'insert a une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm et une largeur comprise entre 10 nun et 500 mm. [0032] L'insert rigide 21 est destiné à être intégralement ou partiellement noyé par surmoulage dans la paroi du corps 1 en formant une armature périphérique pour le réservoir à la manière d'une sangle. [0033] Cette armature périphérique permet de rigidifier et de renforcer la résistance mécanique de la paroi du réservoir dans le cas d'une élévation importante de la pression interne qui se produit., notamment, à l'arrêt du moteur thermique dans les véhicules hybrides. [0034] Les fibres continues de 'insert 21 sont des fibres de verre ou de carbone le polymère employé pour l'enduction de ces fibres est une matière thermoplastique (polypropylène, polyamide, ...) compatible avec la matière utilisée pour le moulage du corps 1. [0035] Le cas échéant, le corps 1 peut être lui aussi réalisé avec une matière thermoplastique chargée de fibres de verre. [0036] La [Figure 1E] illustre une variante dans laquelle les moyens de renfort 2 comprennent une série d'inserts parallèles en boucles, comprenant, ici, deux boucles 6 orées 21a du type de celle illustré par la [Figure 1A] et une boucle ouverte 21b disposée de faço ercalaire. [0037] Le procédé de fabrication de ce réservoir is en oeuvre en réalisant tout d'abord un ou plusieurs inserts composites constitués de rubans à base de fibres unidirectionnelles et continues enduites d'un polymère thermoplastique tels que décrits précédemment et illustrés par la [figure 1.A] et la [figure 113]. [0038] On introduit ensuite cet insert dans un moule et on effectue le surmoulage direct de l'insert 21 (ou des inserts) avec une matière thermoplastique de façon à former un corps monobloc illustré par la [figure 2] de telle sorte que l'insert soit intégralement ou partiellement noyé dans l'épaisseur de la paroi du corps 1. [0039] Avec le procédé de l'invention, l'insert 21 constitué du ruban en fibres de verre continues enduites de polymère, peut être placé dans le moule de fabrication du réservoir en même temps que les autres composants lorsque la paraison est chaude formant ainsi une liaison robuste et homogène entre le réservoir et ses moyens de renfort. [0040] L'ensemble du r ésc.rvoi.r peut ainsi être réalisé de façon homogène avec, par exemple, du polyéthylène haute densité (PE-11D). [0041] Le cas échéant, l'une des faces de l'insert 21 peut être dégagée et rester apparente en affleurant la paroi intérieure ou extérieure du corps 1, comme illustré par la [figure 3]. REVENDICATIONS1. Réservoir de fluides pour véhicules automobiles comprenant un corps (1) destiné à contenir ledit fluide et des moyens de renfort (2), caractérisé en ce que lesdits moyens de renfort (2) comprennent au moins un insert rigide (21) comportant des fibres continues enduites d'un polymère, ledit insert étant noyé dans l'épaisseur de la paroi dudit corps en formant une armature périphérique. 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit insert (21) est constitué d'un ruban de fibres unidirectionnelles. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ee que ledit polymère d'enduction est une matière thermoplastique, 4. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit insert (21) a une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm et une largeur comprise entre 10 mm et 500 mm. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que edit insert (21) comprend plusieurs couches de fibres continues. 6. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'inserts parallèles, 7. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites fibres continues sont des fibres de verre ou de carbone. 3. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps (1) est réalisé avec une matière thermoplastique chargée de fibres de verre. Procédé de fabrication d'un réservoir de fluides pour véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'on réalise au moins un insert composite (21) à base de fibres unidirectionnelles et continues enduites d'un polymère thermoplastique, on chauffe ledit insert et on l'introduit dans un moule et on effectue le surmoulage de l'insert (21) avec une matière thermoplastique de façon à former un corps monobloc (1) dans la paroi duquel ledit insert (21) est intégralement noyé. 10. Véhicule automobile hybride équipé d'un réservoir de fluides selon l'une des revendications 1 à 8.