Brevet FR2255933A1 — publié le 19750725

L'invention concerne un filtre du type des filtres S air sec pour véhicules automobiles. Les filtres de ce type connus jusqu'à présent sont composés d'une cartcudae filtrante, de forme générale cylindrique, dont l'élément filtrant est du papier plissé ou de la mousse en matière plastique à cellules ouvertes, ou de la toile métallique garnie de matière textile ou une grille en matière plastique enrou lée en spirale ; d'un corps de filtre dans lequel est logée la cartouche, com portant un couvercle amovible permettant le remplacement de la cartouche, un conduit d'amenée d' a i r non filtré débouchant à 11 extérieur de la cartou che et un conduit d'évacuation d' a i r filtré débouchant à l'intérieur du cy gindre de la cartouche ; et des moyens de fixation de la cartouche dans le corps comportant, par exemple, une coupelle de réception de la cartouche solidaire d'une tige à extrémité filetée traversant la cartouche dans le sens axial et débouchant à l'extérieur du corps de manière à pouvoir visser un écrou de blocage ou analogue. La cartouche filtrante est garnie à ses deux extrémités d'un joint circulaire assurant l'étanchéité entre l'élément filtrant et le corps de filtre d'une part, et entre ltélément filtrant et la coupelle de réception d'autre part. Ghaque joint d'étanchéité est réalisé jusqu'# présent par surmoulage d'un élastomère. A cet effet, on remplit d'abord un moule d'élastomère à l'état pâteux, on engage ensuite une extrémité de l'élément filtrant dans le moule contenant l'élastomère et on place cet élément de manière qu'il occupe une position relative correcte par rapport au moule, on procède à la gélification de l'élastomère et ultérieurement au démoulage du joint durci fixé à l'élément filtrant. Après avoir retourné l'élément filtrant, on effectue la même série d'opérations pour l'extrémité de l'élément filtrant qui n'est pas encore garnie de joint. Ces filtres connus présentent l'inconvénient majeur que les opérations de surmoulage des joints d'extrémite sont longues, coûteuses et délicates à réali ser. Du fait du procédé utilisé, les deux joints ne peuvent être réalisés simul tanément et le temps de gélification est un temps mort inemployé. Les opéra tions de surmoulage sont réalisées principalement manuellement avec tous les aléas que cela comporte, d'autant qu'il est impératif que la position relative des joints par rapport à l'élément filtrant, et l'état de c e s j o i n t s soient corrects , sous peine de voir diminuer l'efficacité du filtre. Un autre inconvénient des filtres connus est la complexité résultant des moyens de fixation amovibles de la cartouche dans le corps filtrant. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et, à cet effet, elle propose un filtre à air, destiné notamment aux véhicules automobiles, comportant un élément filtrant de forme générale cylindrique constitué par du papier plissé ou une mousse de matière plastique à cellules ouvertes, ou une toile métallique garnie de matière textile ou une grille en matière plastique enroulée en spirale, et un corps de filtre dans lequel est logé l'élément filtrant, comprenant deux conduits d'amenée d'air non filtré et d'évacuation d'air filtré débouchant respectivement à l'exterieur et à l'intérieur de l'élément filtrant et un couvercle amovible permettant le remplacement de ltélément filtrant, caractérisé par le fait que le couvercle garni du conduit d'évacuation d'air filtré et l'élément filtrant sont directement fixés rigidement l'un à l'autre en constituant un ensemble monobloc, intégré, jetable et remplaçable Le filtre selon l'invention ne comporte plus les joints d'étanchéité venus de surmoulage, dont la réalisation s'avérait longue, coûteuse et difficile, ni les moyens de fixation de la cartouche filtrante dans le corps de filtre. Au contraiS re, la cartouche filtrante selon ltinvention se présente sous la forme d'un ensemble monobloc comportant l'élément filtrant proprement dit et le couvercle du corps de filtre relié rigidement à l'éléme-nt filtrant. Le couvercle est réalisé en un matériau thermoplastique.On relie rigidement 11 élément filtrant et le couvercle en chauffant la zone du couvercle devant être reliée à ltélément filtrant, jusqu'à atteindre l'état plastique, puis en mettant en contact intime cette zone fondue du couvercle et la partie extrême de l'élément filtrant. Les autres caractéristiques de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en coupe par un plan axial vertical d'un premier mode d'exécution du filtre selon l'invention. Les figures 2, 3 , 4, et 5 sont des vues schématiques en coupe par un plan axial vertical illustrant l'étape initiale, les étapes intermédiaires et 11 étape finale du procédé de réalisation d'un filtre selon l'invention. La figure 6 est une vue en coupe par un plan axial vertical d'un deuxième mode d'exécution dii filtre selon l'invention. La figure 7 est une vue en coupe par un plan axial vertical d'un troisième mode d'exécution du filtre selon l'invention. Le filtre représenté sur la figure 1 comporte un corps de filtre 1 dans lequel est logé un élément filtrant 2. Le corps 1 comprend une partie fixe 3, de forme générale cylindrique, et un couvercle amovible 4 immobilisé sur la partie fixe 3, au moyen d'organes d'accrochage 5, de type connu. Un conduit d'amenée d'air non filtré 6 débouche dans la partie fixe 3, et un conduit dtéva- cuation d'air filtré 7 débouche dans le couvercle 4, à l'intérieur de l'élément filtrant 2. Cet élément filtrant a une forme générale cylindrique d'axe 8 entourant l'orifice du conduit 7. Il est réalisé en tout matériau approprié, soit par exemple du papier plissé parallèlement à l'axe 8, de la mousse en matière plastique à celkdes ouvertes, de la toile métallique garnie de matériau textile ou encore une grille en matière plastique enroulée en spirale autour de l'axe 8. L'ouverture inférieure circulaire de l'élément filtrant 2 est hermétiquement fermée par un fond 9 sur lequel an reviendra ultérieurement. Selon l'invention, l'élément filtrant 2 , le couvercle 4 et le fond 9 forment un ensemble monobloc intégré 10 jetable et remplaçable. A cet effet, l'élément filtrant 2 est rigidement relié d'une part au couvercle 4 et, d'autre part au f o n d 9 6 s a n s o r g a n e s d e f i x a t-i o n i n t e r -m é d i a i r e s. Le couvercle 4 ou le fond 9 comprend au moins à l'endroit de la jonction avec l'élément filtrant 2,un matériau thermoplastique, conformé par injection par exempIe,perm#ttant l'obtention de ensemble 10 par simple soudage. Le même procédé de soudage étant utilisé pour le couvercle 2 et le fond 9, constitués sensiblement de façon analogue, on décrira pour plus de simplicité le procédé en se référant au fond 9. Le f o n d 9, obtenu par injection de matériau thermoplastique, est représ enté avant soudage sur la figure 2. Il se présente sous la forme d'un disque comportant,sur une de ses faces,une rainure annulaire 11 de réception de l'élément 2, limitée à l'extérieur par une saillie circulaire 12 et, à l'intérieur, par une saillie circulaire 13. Le fond 14 de la rainure reliant les saillies 12 et 13, est crénelé et comporte,par conséquent,une ou plusieurs protubérances internes 15, de q othr circulaire, continues ou discontinues. Les saillies externe 12 et interne 13 déterminent avec précision l'remplace ment de l'élément filtrant 2. Les protubérances internes 15 permettent l'obten tion du matériau d'apport nécessaire au soudage. Sur la figure 3 est illustrée schématiquement la première phase du procédé, dans laquelle on chauffe l'intérieur de la rainure 11 jusqu'à appari tion dans cette rainure d'une couche 16 de matériau d'apport à l'état plastique obtenue par fusion des protubérances internes 15. Cette fusion locale et suFer- ficielleest réalisée par tout procédé connu, en particulier le procédé du miroir chauffant 17. Dans la deuxième phase du procédé illustrée sur la figure 4, on opère un déplacement relatif de l'élément filtrant 2 et du fond 9, l'un en direction de l'autre, dans le sens de la flèche 18, en engageant d'abord la partie extrême 19 de l'élément filtrant 2 dans la rainure 11, puis en faisant pénétrer cette extrémité dans la couche fondue 16, jusqu'à ce qu'elle soit en appui sur le fond 14 de la rainure. Dans la troisième et dernière phase du procédé illustré sur la figure 5, on laisse refroidir la couche 16 qui durcit progressivement en emprisonnant intimement la partie extrême 19 de l'élément filtrant 2 qui, de ce fait, est rigidement relié au fond 9. La liaison entre l'élément filtrant 2 et le fond 9 est représentée schématiquement sur la figure 5 par une couche 20 occupant le fond de la rainure 11 et assurant une parfaite étanchéité entre l'élément 2 et le fond 9. En réalité, la couche 20 et le fond 9 sont continus et cette couche pénètre plus ou moins fortement dans l'élément filtrant 2. Le couvercle 4 comporte également une saillie externe 21 et une saillie interne 22, délimitant une rainure circulaire 23 dont le fond comporte une ou plusieurs protube#rances internes dont la fusion permet d'obtenir le matériau d'apport nécessaire au soudage. Les soudages de l'élément filtrant 2 awoe le fond 9 d'une part et le couvercle 4 d'autre part sont opérés successivement, soit dans cet ordre, soit dans lfoilre inverse. On réalise ainsi un ensemble 10 monobloc intégré dont l'étanchéité est parfaite. Cet ensemble peut être remplacé en entier lorsque llélément filtrant 2 est usagé. L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes qui restent dans l'es prit de l'invention. L'élément filtrant 2 peut être prismatique ou plus généralement de révolution d'axe 8. Les saillies 12, 21 et 13, 22, ont une forme correspondant respectivement auxcontours externe et interne d'une section droite transversale de l'élément filtrant 2. Ces saillies sont préférentiellement continues de manière à canaliser la couche 16 de matériau fondu, mais peuvent cependant être discontinues. Les protubérances internes permettant l'obten- tion du matériau d'apport nécessaire au soudage sont en nombre et ont une forme quelconques. Selon une autre variante, le fond 9 comporte une surépaisseur à l'endroit de la rainure 11 ne comportant pas de protubérances internes 15.Cette surépaisseur est fondue, comme indiqué précédemment, afin d'opte nir le matériau d'apport nécessaire au soudage. Sur la figure 6 est représenté un deuxième mode d'exécution de l'invention, appliquable plus particulièrement dans le cas d'un élément filtrant constitué par de la mousse en matière plastique à ceS es ouvertes. Dans ce filtrant 2 comporte une armature 24 rigide, perforée, en matière plastique ou en métal, entoursed'une couche ou interposée entre deux couches en mousse de matière plastique à cellules ouvertes, telle que le polyuréthane Dans ce cas, on relie rigidement l'élément filtrant 2 , d'une part au couvercle 4, d'autre part au fond 9, respectivement dans des zones de jonction 25, 26, de armature 24 et du couvercle 4, et de l'armature 24 et du fond 9. Pour matérialiser les emplacements des jonctions 25 et 26, il peut être prévu sur le couvercle 4 et le fond 9 des saillies ou des ergots, ou encore une surépaisseur continue ou non ou une rainure. n est également prévu, facultativement, des protubérances dont la fusion permet 11 obtention du matériau d'apport nécessaire au soudage Dans le cas de l'utilisation de la mousse en matière plastique à cellules ouvertes, on peut se dispenser de relier rigidement cette mousse au couvercle 4 et au fond 9.A l'état naturel, cette mousse étant dilatée, le soudage de l'élé- ment filtrant 2 sur le couvercle 4 d'une part et le fond 9 d'autre part provoque ltécrasement de la mousse au voisinage du couvercle et du fond assurant l'étanchéité nécessaire à la bonne efficacité du filtre Sur la figure 7 est représenté un troisième mode d'exécution de l'invention dans lequel llélément filtrant comporte également une armature interne 24 sous la forme d'une cage métallique ou en matière plastique perforée. Dans ce troisième mode d'exécution, on soude aux deux parties extrêmes del'éléi#t##art,# pièces injectées 27, 28 en matière thermoplastique.Chaque pièce 27, 28 comporte une me centrale 30 d'un côté de laquelle se trouvent deux saillies 31, 32 délimitant une rainure de réception de l'élément filtrant et de l'antre côté deux saillies 33, 34, entre lesquelles est logé un joint torique 35. Ce troisième type de filtre peut garnir un corps de filtre du type connu jus qu'à présent, et être fixé à ce dernier par les moyens de fixation décrits pré- cédemment, comportant par exemple une cuvette de réception de la cartouche filtrante et une tige de liaison fixée à cette cuvette et vissée sur le corps. L'étanchéité est alors assurée par les joints toriques 35. Selon une autre variante de l'invention, l'armature de rigidification du corps filtrant peut former avec le couvercle un ensemble monobloc en matière plas tiqueréalisé par une opération unique d'injection: le corps filtrant est alors solidarisé du couvercle à une de ses extrémités par le procédé décrit précédemment. L'autre extrémité du corps filtrant est fermée, soit par une mise en oeuvre du procédé classique de surmoulage, soit encore-par application du procédé selon l'invention en utilisant soit un fond, soit des pièces rapportées, tels que décrits précédemment. L'invention peut faire également 11 objet d'autres variantes qui ne s'écartent pas de son esprit. Par exemple, l'ouverture de l'élément filtrant, opposée au couvercle, peut ne pas être obturée et recevoir un appareil d'flportissement des bruits. R E V E N D I C-A T I O N S 1.~ Filtre à air, destiné notamment aux véhicules automobiles, compos tant un élément filtrant, de forme g é n é r a 1 e cylindrique, comprenant un corps filtrant tel que du papier plissé ou une mousse de matière plastique à cellules ouvertes, ou une toile métallique garnie de matière textile ou une grille en matière plastique enroulée en spirale, et un corps de filtre dans lequel est logé l'élément filtrant, comprenant deux conduits amenée d'air non filtré et dtévacuation d'air filtré, débouchant respectivement à l'extérieur et à l'intérieur de lléLément filtrant et un couvercle amovible permettant le remplacement de l'élément filtrant, caractérisé par le fait que le couvercle 4 garni du conduit dtévacuation d' a i r filtré 7 et l1élément filtrant 2 sont directement fixés rigidement l'un à l'autre, sans présence d'autres organes de fixation, en constituant un ensemble 10 monobloc, intégré, jetable et remplaçable. 2. - Filtre suivant la revendication 1, comprenant un fond fermant l1on verture de l'élément filtrant opposée au couvercle du corps de filtre, caractérisé par le fait que ce fond 9 est fixé rigidement et directement à l'élément filtrant 2, sans présence d'autres organes de fixation, et fait partie intégrante de ensemble monobloc 10. 3. - Filtre suivant l'urle quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le couvercle 4 et le fond 9 sont constitués au moins à l'endroit de leur j onction avec ltélément filtrant 2, de matériau thermoplastique 4. - Filtre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le couvercle 4 et le fond 9 sont pourvus de creux et/ou de saillies, continues ou discontinues, limitant les zones dejondion du couvercle et du fond avec l'élément filtrant 2. 5. - Filtre suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le couvercle 4 et le fond 9 comportent dans leurs zones de jonction respectives avec l'élément filtrant 2, des surépaisseurs continues ou discontinues dont la fusion procure le matériau d'apport permettant le soudage du couvercle 4 et du fond 9 avec lMlément filtrant 2. ~ó. ~ Procédé de réalisation d'un filtre à air, destiné notamment aux véhicules automobiles, comportant un élément filtrant, de forme générale cylindrique, comprenant un corps filtrant, et un corps de filtre dans lequel est logé 11 élément filtrant, comprenant deux conduits d'amenée d'air non filtré et d'évacuation d'air filtré, un couvercle amovible dans lequel débouche l'un des deux conduits à l'intérieur de l'élément filtrant, en appui sur le couvercle, et un fond fermant l'extrémité de l'élément filtrant opposée au couvercle, caractérisé par le fait que l'on fixe rigidement par soudage, à l'une de ses extrémité8, soit le couvercle, soit une première pièce intercalaire, en matériau thermoplastique, assurant l'étanchéité totale entre le corps filtrant et le couvercle du corps de filtre. 7. - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on fixe ensuite rigidement par soudage, à l'autre extrémité de l'élément filtrant, soit un fond en matériau thermoplastique, soit une seconde pièce intercalaire. 8. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que l'on soude directement le corps filtrant au couvercle et/ou au fond ou à la première pièce intercalaire, et/ou à la seconde pièce intercalaire. 9. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que l'on soude uniquement le couvercle et/ou le fond ou la première et/ou la seconde pièces intercalaires à une armature de l'élément filtrant. 10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que l'on effectue l'opération de soudage en chauffant la zone de jonction du couvercle ou du fond, ou d'une pièce inter c alai re, avec l'élé- ment filtrant jusqu'à obtenir, dans cette zone, une couche de matériau thermo plastique à l'état fondu, puis en faisant pénétrer la partie extrême de l'élément filtrant dans cette couche de matériau à l'état fondu, et enfin en laissant durer cette couche emprisonnant la partie extrême de l'élément filtrant.