FR3056941A1 - Procede de fixation d’un composant a un reservoir de vehicule - Google Patents

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Abstract

Ce procédé de fixation d'un composant (2) sur un réservoir de véhicule comprend les étapes consistant à : - insérer un pion (16), réalisé dans un premier matériau, dans un logement (12) du composant (2), - mettre en contact le composant (2) et le réservoir, et - irradier avec un rayonnement infrarouge une interface entre le composant (2) et le réservoir ou entre le pion (16) et le réservoir, l'interface étant formée par une couche d'absorption réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d'absorption au rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau, l'irradiation étant effectuée de façon à souder le pion (16) au réservoir au moyen du second matériau. Le pion (16) et le logement (12) sont conformés de sorte que la soudure du pion (16) au réservoir entraine la fixation du composant (2) au réservoir.

Description

(54) PROCEDE DE FIXATION D'UN COMPOSANT A UN RESERVOIR DE VEHICULE.
FR 3 056 941 - A1 _ Ce procédé de fixation d'un composant (2) sur un réservoir de véhicule comprend les étapes consistant à:
- insérer un pion (16), réalisé dans un premier matériau, dans un logement (12) du composant (2),
- mettre en contact le composant (2) et le réservoir, et
- irradier avec un rayonnement infrarouge une interface entre le composant (2) et le réservoir ou entre le pion (16) et le réservoir, l'interface étant formée par une couche d'absorption réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d'absorption au rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau, l'irradiation étant effectuée de façon à soucier le pion (16) au réservoir au moyen du second matériau.
Le pion (16) et le logement (12) sont conformés de sorte que la soudure du pion (16) au réservoir entraîne la fixation du composant (2) au réservoir.
-1 Procédé de fixation d’un composant à un réservoir de véhicule
L'invention concerne les réservoirs de véhicule. Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de fixation d’un composant sur un réservoir de véhicule.
Un réservoir de véhicule, par exemple un réservoir à carburant, comprend généralement plusieurs accessoires ou composants destinés à remplir des fonctions aussi diverses que spécifiques. Dans le cas d’un réservoir à carburant, il peut s’agir par exemple d’une pompe destinée à déplacer le carburant contenu dans le réservoir vers un moteur, un conduit d’alimentation grâce auquel on peut remplir le réservoir de carburant, ou bien un composant lié à la fonction de mise à l’air tel qu’un clapet. Dans le cas d’un réservoir à urée, il peut également s’agir d’un élément chauffant ou d’un composant de fixation.
On connaît un procédé de fixation utilisant un rayonnement infrarouge dans lequel on met en contact le composant et le réservoir et on irradie la surface de contact jusqu’à fusion. On réalise ainsi une soudure locale entre le composant et le réservoir. Un tel procédé est décrit dans le document EP1955887.
Ce procédé est intéressant mais impose des contraintes pouvant être problématiques.
En effet, le rayonnement infrarouge doit pouvoir se propager à travers le composant pour atteindre la surface de contact. Or la paroi d’un tel réservoir a généralement une structure multicouche dans laquelle la couche mise en contact avec le composant n’absorbe pas le rayonnement infrarouge et donc ne permet pas de créer une interface de soudure à cet endroit. Ainsi, il est nécessaire de modifier la transmittance de la couche de la paroi du réservoir, par exemple en teintant cette couche en noir, ce qui représente une contrainte technique importante.
De plus, la surface de contact doit être formée par une surface absorbant le rayonnement infrarouge. Réaliser l’accessoire intégralement dans un matériau absorbant le rayonnement infrarouge permet de respecter cette contrainte. Mais cela restreint le choix des matériaux dans lequel on peut réaliser le composant. Au surplus, cette solution n’est envisageable que s’il est possible d’atteindre la surface de contact avec le rayonnement infrarouge en évitant les parties du composant ne formant pas la surface de contact, car sinon ces parties absorberaient le rayonnement à la place de la surface de contact. Réaliser le composant dans un matériau transparent au rayonnement partout sauf au niveau de la surface de contact permet de pallier ce problème, mais complexifie la fabrication du composant, ce qui engendre une hausse de son coût de fabrication.
II est possible de déposer sur la surface du composant destinée à venir en contact
-2avec le réservoir un revêtement réalisé dans un matériau absorbant le rayonnement infrarouge. Mais le procédé de dépôt de ce revêtement dépend des dimensions et de la forme de la surface, si bien que deux composants différents requerront deux procédés de dépôt du revêtement différents. En d’autres termes, le procédé de dépôt du revêtement n’est pas standardisé.
Un but de l’invention est d’améliorer ce procédé de fixation.
A cet effet, on prévoit selon l’invention un procédé de fixation d’un composant sur un réservoir de véhicule qui comprend les étapes consistant à :
- insérer un pion, réalisé dans un premier matériau, dans un logement du composant,
- mettre en contact le composant et le réservoir, et
- irradier avec un rayonnement infrarouge une interface entre le composant et le réservoir ou entre le pion et le réservoir, l’interface étant formée par une couche d’absorption réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d’absorption au rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau, l’irradiation étant effectuée de façon à souder le pion au réservoir au moyen du second matériau, le pion et le logement étant conformés de sorte que la soudure du pion au réservoir entraîne la fixation du composant au réservoir.
Ainsi, grâce à la couche, il n’est pas nécessaire de déposer un revêtement, réalisé dans un matériau absorbant le rayonnement infrarouge, sur le composant ou le réservoir.
On s’affranchit également de la contrainte selon laquelle le composant doit être transparent au rayonnement, puisqu’il est possible de le faire se propager à travers le pion. De plus, il n’est pas non plus nécessaire de réaliser la surface du réservoir venant en contact avec le composant dans un matériau absorbant le rayonnement infrarouge. L’invention permet donc de lever des contraintes sur le choix des matériaux constitutifs du réservoir et du composant.
En outre, la présence du pion permet une standardisation du procédé de fixation. En effet, un même pion convient pour deux composants de formes et de dimensions différentes, contrairement au revêtement évoqué dans ce qui précède qui doit s’adapter au composant. Il suffit en effet de ménager le même logement dans les deux composants. On standardise donc le procédé de fixation du composant au réservoir, ce qui contribue à le simplifier.
Le pion est réalisé dans une matière plastique. Préférentiellement, une paroi du réservoir et au moins une partie du composant sont également réalisées dans une matière plastique.
Par matière plastique, on désigne toute matière comprenant au moins un polymère
- 3en résine de synthèse.
Tous les types de matière plastique peuvent convenir. Des matières plastiques convenant bien appartiennent à la catégorie des matières thermoplastiques.
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 Celcius 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 et/ou naturelles comme, par exemple, main non limitativement : le carbone, 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 pour les réservoirs à carburant est le polyéthylène. D’excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD).
Préférentiellement, le réservoir comprend une structure multicouche comprenant au moins une couche de matière thermoplastique et au moins une couche supplémentaire qui peut, de manière avantageuse, être constituée d’un matériau barrière aux liquides et/ou aux gaz.
Préférentiellement, la nature 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 paroi du réservoir. De préférence, dans le cas d’un réservoir à carburant, cette couche est à base d’un matériau barrière, c’est-à-dire d’une résine imperméable au carburant telle que l’EVOH par exemple (copolymère éthylène-acétate de vinyle partiellement hydrolysé). Alternativement, le réservoir peut être soumis à un traitement de surface (fluoration ou sulfonation) ayant pour but de le rendre imperméable au carburant.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le logement est non traversant,
-4une paroi de fond du logement formant la couche d’absorption.
Selon un second mode de réalisation de l’invention, le logement est traversant et le pion comprend la couche d’absorption.
Dans les deux cas, le rayonnement infrarouge se propageant à travers le pion débouche directement sur la couche d’absorption. Le rayonnement ne doit ainsi traverser qu’un seul milieu avant d’atteindre la couche d’absorption, ce qui limite la perte d’énergie du rayonnement.
Avantageusement, pendant l’irradiation, on exerce une pression sur l’interface.
Cette pression permet d’améliorer la soudure entre le composant et le réservoir ou entre le pion et le réservoir.
Avantageusement, la couche d’absorption présente une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm, bornes incluses.
Cette gamme d’épaisseur forme un bon compromis entre la qualité de la soudure et la quantité de matériau nécessaire pour réaliser la couche d’absorption.
Avantageusement, le logement présente des moyens de retenue aptes à retenir le pion avant l’irradiation.
On s’assure ainsi que le pion ne peut pas sortir du logement une fois qu’il y a été inséré.
De préférence, après l’insertion, le pion présente un jeu de coulissement dans le logement.
On peut ainsi pousser le pion vers le réservoir lors de l’irradiation pour améliorer la soudure. En effet, lors de l’irradiation, la matière située à proximité de la couche d’absorption fond. Grâce au jeu de coulissement, durant la soudure, on peut comprimer cette matière fondue à l’aide du pion, ce qui améliore la qualité de la soudure, le composant lui étant fixe.
On prévoit également selon l’invention un réservoir de véhicule qui comprend :
- un composant fixé au réservoir,
- un pion, réalisé dans un premier matériau, inséré dans un logement du composant et soudé au réservoir, et
- une couche d’absorption, réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d’absorption à un rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau, la couche d’absorption formant une interface entre le composant et le réservoir ou entre le pion et le réservoir, le pion et le logement étant conformés de sorte que la soudure du pion au réservoir assure la fixation du composant au réservoir.
On prévoit aussi selon l’invention un pion qui est réalisé dans un premier matériau, qui est une matière plastique, et comprend une tête portant une couche d’absorption réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d’absorption à un
- 5rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau.
Avantageusement, le pion est de forme générale cylindrique et présente, sur une face latérale, au moins un relief latéral de retenue.
Ce dernier est apte à coopérer avec les moyens de retenue du logement du composant de sorte que le pion ne puisse pas sortir du logement une fois qu’il y a été inséré.
On va maintenant décrire plusieurs modes de réalisation de l’invention à l’appui des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue générale en perspective d’un composant et d’un pion selon un mode de réalisation de l’invention,
- la figue 2 est une vue en section transversale illustrant un réservoir de véhicule selon l’invention sur lequel est fixé le composant de la figure 1,
- les figures 3a et 3b illustrent le pion et le composant tels qu’ils sont utilisés lors de la mise en œuvre d’un procédé de fixation selon un premier mode de réalisation de rinvention, et
- les figures 4a et 4b illustrent le pion et le composant tels qu’ils sont utilisés lors de la mise en œuvre d’un procédé de fixation selon un second mode de réalisation de l’invention.
On a représenté en figure 1 un composant 2 destiné à être fixé sur une paroi d’un réservoir de véhicule 4 illustré en figure 2. Le composant 2 peut être fixé aussi bien sur le côté interne de la paroi du réservoir 4 que sur son côté externe.
Le réservoir 4 est par exemple un réservoir de carburant. II peut aussi s’agir d’un réservoir pour une solution aqueuse d’urée, l’urée formant un précurseur de l’ammoniac qui sert pour l’oxydation catalytique des oxydes d’azote présents dans la ligne d’échappement du moteur à combustion interne du véhicule. Le réservoir 4 comprend une paroi présentant une structure multicouche. Des couches extérieures de la paroi du réservoir 4 sont ici réalisées en polyéthylène haute densité (HDPE). Des couches intérieures de la paroi du réservoir 4 peuvent comprendre au moins une couche barrière, par exemple réalisée en copolymère éthylène-acétate de vinyle partiellement hydrolysé (EVOH).
Le composant 2 peut former un composant de mesure d’une valeur, de dosage du liquide du réservoir, de renfort, etc.
Le composant 2 comprend ici un conduit 6 de forme générale cylindrique. II peut s’agir par exemple d’un clapet de ventilation du réservoir 4. Deux ailettes 8 sont rapportées sur une face latérale du conduit 6 en des positions diamétralement opposées. On peut toutefois prévoir de doter le composant 2 d’un nombre supérieur d’ailettes, qui seraient alors réparties régulièrement ou pas sur la face latérale du
-6conduit 6. Les ailettes 8 sont identiques entre elles. Dans ce qui suit, on ne décrira qu’une seule des ailettes, l’une pouvant être déduite de l’autre par symétrie par rapport à un axe principal 10 du conduit 6.
L’ailette 8 a la forme d’une poutre s’étendant radialement en saillie du conduit 6. Elle est ici creuse afin de réduire la masse du composant 6. Elle présente un logement 12 de forme générale cylindrique présentant un axe d’insertion 14 parallèle à l’axe principal 10. Ce logement 12 est apte à recevoir un pion 16 en matière plastique dont la fonction sera décrite plus loin.
On a illustré plus en détails le logement 12 et le pion 16 dans les figures 3a et 3b qui correspondent à un premier mode de réalisation de l’invention, dans lequel le logement 12 est non traversant. Le logement 12 présente une paroi de fond 18 à épaisseur non uniforme. Elle est ici en forme de disque. Comme cela est visible sur la figure 3a, une épaisseur de la paroi 18 dans une zone centrale du logement 12 est inférieure à une épaisseur de la paroi 18 dans une zone périphérique du logement 12. La zone centrale de la paroi 18 présente une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm, bornes incluses. Cette épaisseur est ici de 0,2 mm.
Le pion 16 a une forme générale cylindrique à symétrie de révolution. Il présente une base 20, dans laquelle le pion 16 présente un rayon supérieur à un rayon moyen du pion 16, et une tête 22, dans laquelle le pion 16 présente un rayon inférieur au rayon moyen du pion 16. Les dimensions de la base 20 sont telles qu’elle ne peut pas pénétrer dans le logement 12. Les dimensions de la tête 22 sont telles qu’elle peut pénétrer dans la zone centrale de la paroi de fond 18. Le pion est ici réalisé en HDPE.
Le logement 12 présente sur une paroi latérale une gorge annulaire radiale 24 apte à recevoir un relief latéral annulaire 26 ménagé sur une face latérale du pion 16. Lorsqu’on souhaite insérer le pion 16 dans le logement 12, la présence du relief latéral 26 oblige à forcer pour franchir un point dur lors de l’insertion du pion 16 dans le logement 12. Lors de l’insertion, le relief 26 se déforme élastiquement, ce qui est permis par les caractéristiques mécaniques de la matière plastique dans lequel le pion 16 est réalisé. Une fois que le relief latéral 26 a atteint la gorge 24, le relief 26 reprend sa forme initiale et s’étend dans la gorge 24, qui maintient ainsi le pion 16 inséré dans le logement 12. Ici, une fois inséré, le pion 16 est bloqué dans le logement 12. Ainsi, la gorge 24, en coopération avec le relief 26, forme des moyens de retenue du pion 16.
Comme cela est visible sur la figure 3b, une fois le pion 16 inséré dans le logement
12, il présente un jeu de coulissement dans le logement 12. Cela est matérialisé par, d’une part, un premier espace 28 ménagé, suivant la direction axiale, entre le relief latéral 26 et des parois supérieure et inférieure de la gouttière 24, et, d’autre part, un second espace 30 ménagé, suivant la direction axiale, entre le pion 16 et la zone
- 7périphérique de la paroi de fond 18. On verra dans la suite quel est l’intérêt de ce jeu de coulissement.
L’ailette 8 est réalisée dans un matériau présentant un coefficient d’absorption au rayonnement infrarouge supérieur à celui du pion 16. II peut d’agir d’un polyéthylène haute densité (HDPE) ou basse densité (LDPE) de couleur noire.
On va maintenant décrire un procédé de fixation du composant 6 au réservoir 4.
On insère tout d’abord le pion 16 dans le logement 12 comme cela a été décrit précédemment en relation avec les figures 3a et 3b.
On met ensuite en contact le composant 6 et le réservoir 4. L’ailette 8 est ainsi en contact avec une face interne de la paroi du réservoir 4.
Enfin, on irradie avec un rayonnement infrarouge la zone centrale de la paroi de fond 18. Plus précisément, on émet le rayonnement infrarouge du côté du pion 16 et en direction du réservoir 4. Comme l’ailette 8 est réalisée dans un matériau présentant un coefficient d’absorption au rayonnement infrarouge supérieur à celui du pion 16, le rayonnement infrarouge traverse le pion 16 et débouche sur la zone centrale de la paroi de fond 18 qui forme ainsi une couche d’absorption 32 du rayonnement infrarouge. Cette absorption engendre une génération de chaleur et donc une augmentation de la température de la couche d’absorption 32 ainsi que de celle du pion 16, de l’ailette 8 et du réservoir 4, localement. On poursuit l’irradiation jusqu’à obtenir une fusion de la couche d’absorption et une fusion locale du pion 16, de l’ailette 8 et du réservoir 4, de manière à obtenir une masse de soudage 34 liquide ou au moins molle.
Pendant l’irradiation, on maintient une interface de contact entre l’ailette 8 et le réservoir 4 sous pression de manière à améliorer le soudage. Par exemple, on maintient le réservoir 4 fixe et on exerce une force sur la base 20 du pion 16 en direction du réservoir 4. Grâce au jeu de coulissement du pion 16 dans le logement 12, il est possible de comprimer la masse de soudage 34, ce qui contribue à améliorer le soudage.
On interrompt ensuite l’irradiation, ce qui a pour effet de faire diminuer la température de la masse de soudage 34 jusqu’à ce qu’elle se solidifie. La forme du pion 16 et celle du logement 12 font que le pion 16 maintient le composant 2 en contact avec le réservoir 4. La fixation a donc lieu même si la masse de soudage 34 ne comprend pas une partie de l’ailette 8. Le réservoir 4 et le composant 6 sont ainsi fixés l’un à l’autre, et ce uniquement grâce à la matière de soudage 34, comme cela est illustré en figure 2. Le réservoir 4 est ici dépourvu de moyen de fixation du composant 6 au réservoir 4 autre que la masse de soudage 34.
On a illustré en figures 4a et 4b une ailette 8’ et un pion 16’ selon un second mode de réalisation de l’invention. Celui-ci diffère du premier mode de réalisation en ce que le
- 8logement 12 est traversant. Ici, la zone centrale de la paroi de fond est remplacée par une ouverture 18’.
La couche d’absorption 32’ est ici portée par la tête 22 du pion 16’. Elle forme ainsi une couche à l’extrémité du pion 16’. Ce dernier comprend donc un premier matériau, qui est une matière plastique, et une tête 22 portant une couche d’absorption 32’ réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d’absorption à un rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau. Comme dans le premier mode de réalisation, la couche d’absorption 32’ peut être réalisée en H DPE ou en LDPE de couleur noire.
Comme cela est visible sur la figure 4b, une fois le pion 16’ inséré dans le logement 12, la couche d’absorption 32’ se trouve en affleurement avec une surface supérieure de l’ailette 8. Elle se trouve donc à la même position que la couche d’absorption du premier mode de réalisation. Le procédé de fixation se déroule de la même manière que pour le premier mode de réalisation. Mais cette fois, c’est l’extrémité du pion 16’ qui fond sous l’effet du rayonnement pour réaliser le soudage. On observe que même si le soudage n’a lieu qu’entre le pion 16’ et la paroi du réservoir 4, le composant 6 se trouve rigidement fixé à ce dernier, car le pion 16’ a été fixé dans la position où il se trouve sollicité contre la paroi.
Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.
On peut prévoir que le composant soit formé par un clip de fixation ou tout autre composant de taille réduite, auquel cas la présence des ailettes n’est plus nécessaire. Dans ce cas, le pion et le logement peuvent être positionnés au centre du composant ou excentrés sur un côté du composant.
On peut prévoir que le pion présente une autre forme que celle présentée dans ce qui précède. Il peut être par exemple de forme tronconique.
Il est possible de d’abord mettre en contact le composant et le réservoir avant d’insérer le pion dans le logement du composant.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ensemble destiné à être fixé sur un réservoir de véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend :
    - un composant (2) pourvu d’au moins un logement (12),
    - un pion (16; 16’) réalisé d’un premier matériau et étant apte à être inséré dans le logement (12), et
    - une couche d’absorption (32 ; 32’) réalisée dans un second matériau présentant un coefficient d’absorption à un rayonnement infrarouge supérieur à celui du premier matériau, la couche d’absorption étant localisée de manière à former une interface entre le composant (2) et le réservoir ou entre le pion (16 ; 16’) et le réservoir, le pion (16 ; 16’) et le logement (12) étant conformés de sorte qu’une soudure du pion (16 ; 16’) au réservoir assure la fixation du composant (2) au réservoir.
  2. 2. Ensemble selon la revendication 1, le logement étant traversant et le pion (16’) étant pourvu de la couche d’absorption (32’).
  3. 3. Ensemble selon la revendication 1, le logement étant non traversant et pourvu d’une paroi de fond (18) formant la couche d’absorption (32).
  4. 4. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, le logement (12) présentant des moyens de retenue (24, 26) aptes à retenir le pion (16 ; 16’).
  5. 5. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, la couche d’absorption (32 ; 32’) présentant une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm, bornes incluses.
  6. 6. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pion (16 ; 16’) présente un jeu de coulissement dans le logement (12) lorsque le pion (16 ; 16’) s’étend dans le logement (12).
  7. 7. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, le premier matériau étant du polyéthylène haute densité (HDPE) et le second matériau un polyéthylène de couleur noire.
  8. 8. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, le pion (16 ; 16’) ayant une forme générale cylindrique et sur une face latérale, au moins un relief latéral de retenue (26).
  9. 9. Procédé pour fixer un ensemble selon l’une quelconque des revendications précédente à un réservoir de véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    - insertion du pion (16 ; 16’) dans le logement (12) du composant (2),
    - mise en contact du composant (2) avec le réservoir, et
    - irradiation, avec le rayonnement infrarouge, de la couche d’absorption (32 ; 32’), l’irradiation étant effectuée de façon à souder le pion (16 ; 16’) au réservoir au moyen du
    5 second matériau.
  10. 10. Procédé selon la revendication précédente, une pression étant appliquée sur la couche d’absorption (32 ; 32’) pendant l’irradiation.
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