Brevet FR2214570A1 — publié le 19740819

La présente invention concerne un procédé d'assemblage des collerettesde jonction à extension radiale de deux éléments de boitiers en matière thermoplastique tels que les boltiers de filtres à jeter après colmatage, et utilisés pour la filtration des combustibles sur les moteurs à combustion interne. On connalt des collerettes ou brides d'éléments de boltiers assemblées par collage. Indépendamment des inconvénients apparaissant au niveau de la fabrication et inhérents au stockage, à l'amenée et à l'application de la colle, des difficultés sont soulevées par le choix de la colle qui doit en meme temps être compatible avec la matière plastique des boitiers et résister aux fluides traversant le filtre. A ceci s'ajoute le risque d'une étanchéité défectueuse toujours possible dans le cas des assemblages par collage. On a également déjà préconisé d'assurer l'application des collerettes l'une sur l'autre par sertissage au moyen d'une bague ou frette en matière plastique rapportée ou surmoulée qui enrobe les collerettes. Cette méthode d'assemblage purement mécanique n'offre pas non plus la garantie d'une -étanchéité parfaite en raison des déformations ultérieures possibles consécutives au fluage. Enfin, le soudage par frottement ne peut pas etre utilisé dans les cas où les surfaces d'assemblage ne sont pas circulaires. Le procédé selon l'invention ne présente pas les inconvénients cidessus. L'assemblage est réalisé par la mise en regard et le rapprochement de deux faces situées respectivement sur les collexettes et par fusion d'au moins une partie des collerettes appliquées l'une contre l'autre. La chaleur nécessaire à ladite fusion provient de vibrations ultrasoniques ou d'une matière plastique de surmoulage en fusion. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé l'une des deux faces en regard présente une nervure annulaire sensiblement parallèle aux bords de ladite face, nervure que l'on applique contre l'autre face et que lton fait fondre au contact de celle-ci en soumettant les collerettes à un flux d'ultrasons. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les deux éléments de boîtiers sont placés ~dans un moule d'une presse à injection, appliqué de façon étanche contre une surface annulaire extérieure des éléments de boîtiers située à proximité de la zone de jonction des co#llerettes sur les parois des éléments de boîtiers, collerettes dont au moins les zones périphériques font saillie dans une cavité annulaire du moule de manière à former un espace annulaire délimité par la paroi de ladite cavité et par la surface desdites zones périphériques.On injecte ensuite dans ledit espace une matière thermoplastique dont la température de fusion est supérieure à celle de la matière thermoplas plastique des éléments de boîtiers, ces deux mat res thermoplastiques étant miscibles à l'état fondu, cependant que i;a différence des températures de fusion est suffisante pour que la matière thermoplastique injectée dans ledit espace fasse fondre de telle sorte au moins lesdites" zones périphériques des collerettes qutelles se soudent entre elles et à làd3tg+matieré thermoplastique injectée. Les collerettes sont avantageusement constituées par un bourrelet annulaire prolongé par une lèvre périphérique, chaque bourrelet et sa lèvre prisez sentant une surface plane colncidant avec le plan de joint des éléments de - boîtiers, cependant que ladite zone périphérique des collerettes est constituée par lesdites lèvres. Il est bien évident, par ailleurs, que l'invention n'est pas limitée au seul procédé, mais qu'elle s'étend également aux filtres assemblés selon ledit procédé. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin annexé qui représente, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation de l'invention appliquée à l'assemblage de demi-boîtiers de filtres à combustibles de moteurs à combustion interne. La figure 1 montre, vus en coupe, deux tronçons de collerettes oppo- sées à souder par ultrasons et dont l'une est placée sur une enclume circulaire et l'autre appliquée contre un outil vibrant circulaire. La figure 2 est une vue partielle de deux collerettes à lèvres appliquées l'une contre l'autre et destinées à être soudées entre elles et à une matière plastique injectée autour des lèvres. La figure 3 montre, vu en coupe, le moule à injecter permettant de souder les collerettes à lèvres représentées sur la figure 2. La figure 4 représente, vu en coupe, un tronçon de collerettes rendues solidaires au moyen du dispositif représenté partiellement sur la figure 3-. Comme cela ressort de la figure 1 l'assemblage par ultrasons des collerettes 1 et 2 est réalisé entre une enclume métallique massive 3 et un outil vibrant ou sonotrode métallique 4 relié à un générateur d'ultrasons classique non représenté fournissant par exemple une fréquence d'environ 20 kHz. L'enclume et la sonotrode présentent deux surfaces annulaires planes 5 et 6 situées en regard l'une de l'autre contre lesquelles on applique les surfaces planes correspondantes des collerettes 1 et 2 des demi-boitiers 7 et 8 d'un filtre équipé de sa cartouche filtrante 9. La collerette radiale 1 présente sur sa face 10 située en regard de la face Il de l'autre collerette 2 un bourrelet annulaire 12 prolongé en di rection de -l'autre collerette par une nervure annulaire 13 de section triangulaire. Une gorge annulaire 14, dont la forme correspond à celle du bourrelet 12, mais dont-le fond 15 est plan, est ménagée dans la face 11 de la collerette 2. Lors du rapprochement de la sonotrode 4 et de l'enclume 3, l'engagement du bourrelet 13 dans le logement 1,4 est facilité par la présence d'arrondis sur les bords du bourrelet et de l'entrée du logement.- Cet engagement assure le positionnement correct des collerettes. Dès que l'arête vive de la nervure 13 touche le fond 15 du logement, les vibrations ultrasonlques eagendrées par le générateur d'ultrasons et transmises par la sonotrode 4 font fondre la ner vure 13 et, lorsque le bourrelet 12 est entièrement engagé dans le logement 14, le-fond 15 de ce dernier. se trouve soudé au bourrelet. La partie soudée est ainsi limitée à une zone annulaire médiane de part et d'autre de laquelle des zones non soudées subsistent sur les faces 10 et 11. Les machines à souder les matières plastiques par ultrasons étant bien connues de l'homme de llart, celle qui comporte l'enclume 3 et la sonotrode 4 n'a pas été représentée et ne sera pas décrite de façon plus détaillée. Par ailleurs, et surtout dans le cas où les demi-boîtiers-7 et 8 sont cylindriques, il est évident que l'on pourrait également utiliser une machine à souder en continu équipée d'un contre-outil rotatif à la place de l'enclume fixe 3, d'un doigt vibrant à la place de la sonotrode circulaire 4 et d'un montage entraînant en rotation les deux demi-Jbottiers appliqués l'un contre l'autre. Les collerettes 16 et 17 représentées sur la figure 2 sont destinées à être soudées sous l'effet de la chaleur apportée par une matière thermoplastique de surmoulage dont la température de fusion est supérieure à celle du matériau des demi-boltiers cylindriques 18 et 19. Afin de permettre une fusion complète d'au moins une partie des collerettes, eelles-ci vont en s'amincissant vers la périphérie pour se terminer par des lèvres 20 et 21. Les faces en regard des collerettes et de leurs lèvres colncident avec le plan de joint radial 22 des demi-boltiers. On peut. ainsi considérer que chaque collerette se compose d'un bourrelet prolongé par une lèvre. les petits évidements 23, dans lesquels pénètre la matière thermoplastique injectée au cours de I'opéra- tion de surmoulage, et dont les parois se soudent également à cette matière thermoplastique, permettent d'augmenter la solidité de l'assemblage. Ils sont ménagés dans la surface extérieure de chaque bourrelet, entre la lèvre et une surface plane annulaire sensiblement parallèle au plan de joint 22 et située à proximité de la surface extérieure du demi-boltier. Le surmoulage peut être effectué à l'aide d'une presse à injection de type connu quelconque dont une partie du plateau fixe 24 et une partie du plateau mobile 25 ont été représentées sur la figure 3. Entre ces deux plateaux sont serrés les deux demi-moules 26 et 27 à plusieurs empreintes en grappe dont une seule a été représentée. Chaque empreinte est formée par une cavité ou gorge annulaire 28 débouchant dans un passage constitué par les logements 29 et 30 ménagés respec- tivement dans les demi-moules et recevant les demi-boitiers 18 et 19. Le plan de joint des demi-moules étant situé au niveau de la cavité 28 et ces demi-moules étant appliqués et pressés l'un contre l'autre, l'écar- tement des parois latérales de la cavité est légèrement inférieur à l'épais- seur totale des deux bourrelets comprise entre les deux surfaces planes annulaires sensiblement parallèles au plan de joint 22, de sorte que les collerettes se trouvent suffisamment comprimées entre ces parois latérales pour que ltétanchéité de' la cavité soit assurée lors de l'injection. Pour assembler les demi-boîtiers on ouvre d'abord le moule 26, 27, puis on place dans les logements 29 et 30 les demi-boîtiers 18 et 19 dont le premier a été préalablement muni de la cartouche filtrante 9. On ferme alors le moule et les parois latérales de la cavité annulaire viennent s'appliquer fortement et de façon étanche contre les deux surfaces planes annulaires des collerettes à proximité immédiate des parois des demi-boîtiers 18 et 19. Pénétrant par le canal d'injection secondaire 31, la matière thermoplastique en phase liquide vient alors remplir l'espace compris entre les parois de la cavité 28, des lèvres 20 et 21 et des évidements 23, fait fondre l'extré- mité de ces lèvres et superficiellement les autres parties des collerettes au contact desquelles elle se trouve, pour former une masse homogène avec les collerettes en assurant une étanchéité parfaite au niveau du plan de' joint 22. La figure 4 montre, à plus grande échelle et vu en coupe axiale le bourrelet homogène 32 formé par le soudage des collerettes-et de la matière thermoplastique de surmoulage. Ce bourrelet, toutefois, est caractérisé par le fait que sa température de fusion est plus élevée dans sa zone périphëråque que près des parois des demi-boitiers. Par ailleurs, une petite zone annulaire non soudée 33 subsiste dans le plan de joint à proximité de ces parois. La matière thermoplastique de surmoulage devant avoir une température de fusion supérieure à celle des demi-boitiers, on choisira, par exemple, pour le moulage de ces derniers un polyamide de type 6 (Nylon, Ultramid X, etc ...) ou 6-10 (Nylon D, Ultramid S9 etc ..) et comme matière thermoplastique de surmoulage un polyamide de type 6-6 (Nylon A, Perlon T, Ultramid A, etc ...). Dans ce cas, la différence de température de fusion est supérieure à 30 OC. Il va de soi que l'on pourrait faire appel à d'autres matières thermoplastiques pour les collerettes et leur surmoulage, à la seule condition que les deux matières plastiques soient miscibles en phase pâteuse ou liquide et que la température de fusion du matériau de surmoulage soit suffisamment supérieure à celle du matériau des collerettes pour que ce dernier fonde au contact du premier lors du surmoulage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à lthom- me de l'art sans qu'on s'écarte pour cela de ltesprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'assemblage des collerettes de jonction à extension radiale de deux éléments de boîtiers en matière thermoplastique, tels que les boîtiers de filtres à jeter après colmatage et utilisés pour la filtration des combustibles sur les moteurs à combustion interne, cet assemblage étant réalisé par la mise en regard et le rapprochement de 'deux faces situées respectivement sur les collerettes et par fusion d'au moins une partie des collerettes appliquées l'une contre l'autre, caractérisé par le fait que la chaleur necessaire à ladite fusion provient de vibrations ultrasoniques ou d'une matière plastique de surmoulage en fusion. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des deux faces en regard présente une nervure annulaire sensiblement parallèle aux bords de ladite face, nervure que l'on applique contre l'autre face et que l'on fait fondre au contact de celle-ci en soumettant les collerettes à un flux d'ultrasons. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de ladite nervure est un triangle relié par l'un de ses côtés à ladite face. 4 - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les collerettes sont emboîtées l'une dans l'autre au moyen d'une partie annulaire faisant saillie sur l'une des faces et s'engageant dans un logement correspondant ménagé dans l'autre -face. 5 - Procédé selon les revendications 3 et 4 considérées dans leur ensemble, caractérisé en ce que ladite nervure est située sur ladite partie anannulaire 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments de boîtiers sont placés dans un moule de presse à injection, appliqué de façon étanche contre une surface annulaire extérieure des éléments de boi- tiers située à proximité de la zone de jonction des collerettes sur les parois des éléments de boîtiers, collerettes dont au moins les zones périphériques font saillie dans une cavité annulaire du moule, de manière à former un espace annulaire délimité par la paroi de ladite cavité et par la surface desdites zones périphériques, à la suite de quoi on injecte dans ledit espace une matière thermoplastique dont la température de fusion est supérieure à celle de la matière thermoplastique des éléments de boîtiers, ces deux matières thermoplastiques étant miscibles à l'état fondu, cependant que la différence des températures de fusion est suffisante pour que la matière thermoplastique in jectée dans ledit espace fasse fondre de telle sorte au moins lesdites zones périphériques des collerettes qu'elles se soudent entre elles et à ladite matière thermoplastique injectée. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les collerettes sont constituées par un bourrelet annulaire prolongé par une lèvre pé riphérique, chaque bourrelet et sa lèvre présentant une surface plane colncidant avec le plan de joint des éléments de boîtiers, cependant que ladite zone périphérique des collerettes est constituée par lesdites lèvres. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que des évidements sont ménagés dans la surface de chaque bourrelet, entre la lèvre et une surface plane annulaire sensiblement parallèle au plan de joint et située à proximité de la surface extérieure du boîtier, le moule étant appliqué de façon étanche c#ontre lesdites surfaces planes annulaires, de telle sorte que ledit espace soit délimité par la paroi de ladite cavité, la surface des bourrelets qui présente lesdits évidements, et la surface extérieure des lèvres située en dehors du plan de joint. 9 - Filtre à jeter après colmatage, notamment filtre# à combustible pour moteurs à combustion interne, dont les collerettes de jonction à extension radiale de deux demi-boîtiers en matière thermoplastique sont assemblées suivant le procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les collerettes sont solidaires par une zone annulaire soudée par fusion et reliant les deux faces en contact des collerettes, cette zone annulaire soudée s'étendant seulement à la partie médiane des collerettes et laissant subsister, entre lesdites faces et de part et d'autre de ladite zone soudée, deux zones annulaires non soudées situées l'une près de la périphérie des collerettes et l'autre près de leur bord intérieur. 10 - Filtre à jeter après colmatage, notamment filtre à combustible pour moteurs à combustion interne, dont l'enveloppe présente un bourrelet annulaire situé au niveau du plan de joint de deux demi-boitiers en matière thermoplastique assemblés suivant le procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la température de fusion de la matière thermoplastique constituant ledit bourrelet est plus élevée dans sa partie périphérique que dans sa partie située près des parois des demi-boitiers, une zone annulaire non soudée subsistant dans le plan de joint à proximité de ces parois.