Brevet FR2566045A1 — publié le 19851220

"Filtre à liquide pour l'huile de graissage ou le carbu- rant d'un moteur a combustion interne ". L'invention concerne un filtre à liquide pour l'huile de graissage ou le carburant d'un moteur à combustion interne, filtre qui comporte un réservoir-col- lecteur de liquide ayant un bottier de filtre essentielle- ment cylindrique qui est fermé par le haut par un couvercle de boltier, amovible et qui comporte une garniture de fil- tre, annulaire, traversée radialement par le liquide et qui peut s'extraire pour l'entretien, cette garniture séparant le volume à liquide encrasse du bottier de filtre en un volume a filtrat, avec un canal à liquide encrassé pour l'introduction du liquide à filtrer, un canal à filtre pour évacuer le liquide filtré, un canal d'évacuation sus- ceptible d'être relié au réservoir-collecteur de liquide et qui débouche du bottier de filtre dans sa partie infé- rieure, ainsi qu'un dispositif d'arrêt associé au canaI d'é%acuation, dispositif qui, lors du desserrage du bol- tier du couvercle, libère le canal d'évacuation. De tels filtres à liquide évitent,que lors de l'extraction de la garniture de filtre,du liquide ne puisse sortir accidentellement, car le contenu du boi- tier de filtre s'échappe automatiquement à travers le canal d'évacuation dans le réservoir-collecteur de liquide dès que l'on desserre le couvercle du bottier. Le brevet DE- 25 55 420 décrit un tel filtre à huile de graissage. Un goujon fileté, creux tra- verse le volume intérieur du boîtier de filtre dans le sens de la longueur. L'extrémité inférieure du goujon pénètre dans un perçage du fond du bottier et est réalisée comme moyen de fermeture du canal d'évacuation. Un tel goujon creux constitue une pièce relativement coûteuse. Si par accident, on ne monte pas de garniture de filtre, l'utili- sateur du moteur ne le remarque pas tout d'abord. I1 risque ainsi des incidents rapides par usure. I1 n'y a pas de soupape de court-circuit qui permet de contourner de façon connue en soi la garniture de filtre encrassee. Dans le cas du filtre à liquide selon le document DE-GM 17 47 251, la garniture de filtre à l'état monté agit par sa face inférieure sur un corps de soupape appartenant à une soupape d'arrêt, et qui peut être déplacé axialement contre la force d'un ressort. Lorsqu'on extrait la garniture de filtre hors du bottier de filtre, le corps de soupape ferme le canal à filtrat qui aboutit directement à l'utilisateur. De cette façon, on ne peut utiliser le moteur à combustion interne sans garniture de filtre. Ce filtre à liquide connu ne comporte pas non plus de soupape de court-circuit. La présente invention a pour but de développer le filtre à liquide ci-dessus quant à sa structu- re et à sa fonction à l'aide de moyens simples pour que le dispositif d'arrêt permette d'indiquer l'absence de garni- ture de filtre et pour que le dispositif rende inutile l'utilisation d'une soupape de court-circuit, distincte. A cet effet, l'invention concerne un filtre à liquide du type ci-dessus, caractérisé en ce que: a) le dispositif de fermeture comporte une soupape d'arrêt ayant un premier corps de soupape coulissant axialement vers un premier siège de soupape contre la force d'un res- sort, et que la face inférieure de la garniture de filtre mise en place, maintient en position de fermeture, b) la soupape d'arrêt comporte un second siège de soupape pour un second corps de soupape susceptible de coulisser axialement vers un second siège de soupape contre la force d'un ressort, et faisant partie d'une soupape de court- circuit avec laquelle elle forme une soupape combinée, c) un canal de dérivation de filtrat débouche au niveau de la soupape combinée dans le canal d'évacuation, d) lorsque la garniture de filtre est mise en place, la soupape combinee ferme le canal d'évacuation en amont et en aval de l'entree du canal de dérivation de filtrat, e) la soupape de court-circuit relie la chambre à liquide encrassé et le canal de dérivation de filtrat lorsqu'on dépasse une pression déterminée. Cela permet ainsi de supprimer le gou- ion, allongé, de fabrication coûteuse. Si par accident, on oublie de monter la garniture de filtre, cela devient immé- diatement perceptible du fait que la pression d'huile ne s'établit pas dans le circuit de liquide. La réunion de la soupape d'arrêt et de la soupape de court-circuit en une soupape combinée donne une construction simple, compacte. La soupape combinée est particulièrement simple à réaliser et à monter du fait que le premier corps de soupape comporte un perçage de soupape, coaxial et le second siège de soupape pour le second corps de soupape, et dont la tige de soupape coopère à la manière d'un cou- lisseau avec une premiere arete de commande qui se trouve en aval de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat pour le canal d'évacuation, et ferme celui-ci lors- que la garniture de filtre est montée, en le maintenant ouvert lorsque la garniture de filtre est démontée. Une autre caractéristique de l'invention a pour but de réduire le risque que lors du démontage de la garniture de filtre du liquide encrassé puisse arriver dans le canal de dérivation de filtrat; cette solution se caractérisant en ce que le premier corps de soupape'com- porte un orifice transversal et coopere avec une seconde arête de commande et une troisième arête de commande du canal d'évacuation entre lesquelles débouche le canal de dérivation de filtrat à la manière d'un coulisseau de façon que le canal de dérivation de filtrat soit ouvert lorsque la garniture de filtre est mise en place, et se ferme tout d'abord l1ors du démontage de la garniture de filtre et s'ouvre de nouveau lors du remontage de la gar- niture de filtre. Une réalisation de l'invention a pour but d'éviter en toute sécurité la pénétration de liquide encrassé dans le canal de dérivation de filtrat; cette solution se caractérise en ce que le canal d'évacuation comporte une quatrième arête de commande en amont de l'ori- fice d'entrée du canal de dérivation de filtrat, arête qui coopère avec le premier corps de soupape à la manière d'un coulisseau et en ce que les quatre arêtes de commande du canal d'évacuation sont disposées dans l'espace et en fonction du premier corps de soupape et du second corps de soupape de façon que lors du démontage de la garniture de filtre, le canal d'évacuation en aval de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat s'ouvre d'abord et le canal de dérivation de filtrat-se ferme, puis le canal d'évacuation également en amont de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat et enfin il ouvre de nou- -veau le canal de dérivation de filtrat. La soupape combinée n'utilise qu'un seul ressort de soupape et le ressort de soupape de la soupape de court-circuit est réalisé sous forme de ressort de com- pression poussant-le second corps'de soupape contre le premier corps de soupape et ce dernier contre la garniture de filtre ainsi mise en place. Une autre solution concerne un filtre à liquide dans lequel le canal d'évacuation comporte le premier siège de soupape pour l'appui axial étanche du pre- mier corps de soupape. Cette solution a pour but de mieux absorber les tolérances axiales relativement importantes de la garniture de filtre; cette solution se caractérise en ce que le premier corps de soupape comporte sur son côté tourné vers la garniture de filtre une douille coulis- sante axialement entre les butées, et qui est poussée con- tre la garniture de filtre, à l'état monté, par un ressort de rappel exerçant une plus grande force axiale que le res- sort de soupape et s'appuyant contre le premier corps de soupape. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un filtre à liquide en coupe axiale, selon l'invention. - la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la soupape combinée appliquée au filtre à liquide de la figure 1. - les figures 3 à 5 montrent d'autres positions de la soupape combinée de la figure 2. Le filtre à liquide de la figure 1 se compose d'un bottier de filtre 10, essentiellement cylin- drique, vertical, dont l'extrémité supérieure ouverte est munie d'un filetage extérieur 11. Un couvercle de bottier 12, amovible, est 'issé par son filetage intérieur 13 sur le filetage extérieur 11 et ferme ainsi le bottier de fil- tre 10 par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 14; ce joint est comprimé contre la face frontale supérieure du bottier de filtre. Un prolongement de couvercle 15, creux, est en saillie du milieu du couvercle 12 du bottier, %ers le bas. Dans sa partie inférieure, le bottier de filtre 10 comporte un canal de liquide encrassé 16 pour introduire le liquide à filtrer; il comporte également un canal de filtrat 17 pour évacuer le liquide filtré et un canal d'évacuation 19 qui peut être relié à un récipient- collecteur de liquide, non représenté, c'est-à-dire par exemple lorsqu'on utilise le filtre à liquide pour l'huile de graissage, le raccordement peut se faire sur le carter d'huile du moteur à combustion interne. Une garniture de filtre 20, annulaire, se compose d'une étoile en papier-filtre 21 pliée en zig- zag et formant un anneau; cette garniture est fermée par un disque d'extrémité 22 collé contre sa face frontale supérieure et un anneau de recouvrement 23 collé contre sa face inférieure. Le prolongement 15 du couvercle 12 du bottier pénètre dans la cavité 24 du disque d'extrémité 22 et assure ainsi le centrage de la garniture de filtre 20 au niveau de son extrémité supérieure. Un ambout tubulaire vient dans l'ouverture 26 de l'anneau de recouvrement 23 et assure le centrage dans la partie inférieure. La garniture de filtre 20 est poussée de façon étanche contre un décrochement 30 du bottier avec interposition d'un joint annulaire 29 par un ressort de pression 27 en forme de ressort de compression; une extrémité du ressort s'appuie contre le couvercle 12 du boîtier et l'autre extrémité contre le disque d'extrémité 22. Dans le boîtier de filtre , la garniture de filtre 20 sépare le volume à liquide encrassé 33 qui l'entoure et dans lequel débouche le canal à liquide encrassé 16 par rapport au volume à filtrat 34 dont part le canal à filtrat 17. Un canal de dérivation de filtrat 36 relie le canal à filtrat 17 et le canal d'évacuation 19 au niveau d'un dispositif d'arrêt 37 réalisé en forme de soupape combinée 40 associée de façon décrite ultérieure- ment au canal d'évacuation 19. - Le canal d'évacuation 19 se compose de quatre éléments de canal, cylindriques de diamètres diffé- rents. Partant du volume à liquide encrassé 33, la partie inférieure de l'élément de canal supérieur 41 est reliée à un élément de canal 42 de plus grand diamètre. L'élément de canal 43 suivant a un diamètre légèrement plus petit et l'élément de canal 44 inférieur est réduit en diamètre encore plus faible. Un premier corps de soupape 45 en forme de douille, est disposé coulissant longitudinalement dans l'élément de canal 43; ce corps de soupape forme une sou- pape d'arrêt 47 avec le premier siège de soupape 46 cons- titué par le décrochement entre les éléments de canal 42 et 43. Dans la position représentée à la figure 2, un anneau d'étanchéité 39 est pressé par le rebord 50 du pre- mier corps de soupape 45 contre le premier siège de sou- pape 46, si bien que le liquide encrassé ne peut pas con- tourner la soupape d'arrêt 47 et arriver dans le canal à filtrat 17 par l'intermédiaire du canal de dérivation de filtrat 36. Le premier corps de soupape 45 comporte un perçage de soupape 51 qui est élargi à un plus grand diamètre par l'intermédiaire d'un epaulement formant un second siège de soupape 52. Un second corps de soupape 53 s'appuie contre le second siège de soupape 52 et forme avec celui-ci une soupape de court-circuit 54. La tige de sou- pape 55 du second corps de soupape 53 est guidée longitudi- nalement dans l'élément de canal 44 et son extrémité com- porte plusieurs languettes de glissement 56 qui sont diri- gées vers le bas à partir de la face inférieure 57. Le ressort de soupape 59 est en forme de ressort de compres- sion et l'une de ses faces s'appuie contre l'épaulement entre l'élément de canal 43 et l'élément de canal 44, son autre face s'appuyant contre un épaulement du second corps de soupape 53. Quatre arêtes de commande sont formées dans le canal d'évacuation 19; ces arêtes coopèrent avec des parties du premier corps de soupape 45 ou du second corps de soupape 53. L'arête intérieure de l'épaulement entre l'élément de canal 44 et l'élément de canal 43 forme la première arête de commande 60 qui coopère avec l'arête de tiroir 61 de la première tige de soupape 55. Une seconde arête de commande 62 est formée par l'arête inférieure; l'arête supérieure de l'orifice du canal de dérivation de filtrat 36 dans le canal d'évacuation 19 forme la troisième arête de commande 63. Enfin, l'arête intérieure de l'épau- lement entre l'élément de canal 42 et l'élément de canal 43 constitue la quatrième arete de commande 64. La seconde arête de commande 62 coopère avec l'arête de tiroir 65 de la-face inférieure du premier corps de soupape 45. Du côté tourné vers le canal de dériva- tion de filtrat 36, le premier corps de soupape 45 compor- te un orifice transversal 66 dont la transition avec la surface cylindrique extérieure forme l'arête de tiroir 67 et dont la transition supérieure vers la surface cylindri- que extérieure forme l'arête de tiroir 69. Le premier corps de.soupape 45 est guidé de façon bloquée en rotation (non représentée) de façon connue par des rainures et clavettes axiales, au canal d'évacuation 19. Sur la face frontale tournée vers la garniture de filtre 20. il est prévu une douille 70 à plusieurs bras 71 répartis régulièrement à la périphérie et dont les pattes 72 dirigées vers l'extérieur viennent prendre derrière le décrochement formant la butée 75 entre l'élément de canal 42 et l'élément de canal 41. Un ressort de rappel 73 en forme de ressort de compression, qui s'appuie contre le collet 50 du premier corps de soupape pousse la douille 70 par une rondelle 74 contre la gar- niture de filtre 20. Une butée 76 évite que la rondelle 74 ne glisse du premier corps de soupape 45. Les ressorts de compression utilisés dans le filtre à liquide selon les figures 1 à 5 sont con- çus de façon que lorsque la garniture de filtre 20 est mise en place, le ressort de pression 27 exerce une force plus importante que le ressort de rappel 73, ce dernier exerçant une force plus importante que le ressort de sou- pape 59. Lorsque la garniture de filtre 20 est montée comme indiqué aux figures 1 et 2, la vanne d'arrêt 47 et la soupape de court-circuit 54 sont fermées. Le liquide à filtrer traverse alors le canal de liquide en- crassé 16 pour arriver dans la chambre à liquide encrassé 33; puis, le liquide traverse la garniture de filtre 20 radialement de l'extérieur vers l'intérieur. Le liquide nettoyé sort du bottier de filtre 10 à travers le canal de filtrat 17. Lorsque par exemple à la suite de l'en- crassage de la garniture de filtre, la pression différen- tielle entre la chambre à liquide encrassé 33 et la cham- bre à filtrat 34 dépasse une valeur prédéterminée, la sou- pape de court-circuit 54 s'ouvre par soulèvement du second corps de soupape 53 par rapport au second siège de soupape 52 et le liquide peut passer par le canal à filtrat 17 vers l'utilisateur en contournant la garniture de filtre 20 et passant par le perçage de soupape 51, l'ouerture trans- versale 66 et le canal de dérivation de filtrat 36. Lorsqu'il faut intervenir pour l'entre- tien du filtre, on enlève le couvercle du bottier de fil- tre 12 en tournant dans le sens du dévissage. De ce fait, la pression exercée par le ressort de pression 27 sur la garniture de filtre 20 diminue et finalement la garniture de filtre 20 est soulevee sous l'effet de la pression du ressort de rappel 73 jusqu'a ce que la rondelle 74 s'appuie contre la butée 76 du premier corps de soupape 45. Lorsqu'on continue de desserrer le couvercle 12 du boitier, le ressort de soupape 59 continue de soulever la garniture de filtre 20. La garniture de filtre 20 et la soupape combinée 40 atteignent en définitive la position représentée à la figure 3 dans laquelle la soupape d'arrêt 47 et le canal 1.0 d'évacuation 19 en aval du canal de dérivation de filtrat 36 sont ouverts, l'orifice transversal 66 et le canal de dérivation de filtrat 36 étant eux-mêmes fermés. Dans cette position, ni le liquide encrassé, ni le filtrat peuvent s'écouler. En continuant de tourner le boîtier 12 du couvercle dans le sens du dévissage, la garniture de fil- tre 20 et la soupape combinée 40 arrivent finalement dans une position qui correspond à la position représentée à la figure 4. Le canal d'évacuation 19 est alors ouvert tant à l'amont qu'à l'aval du canal de dérivation de filtrat 36. Le liquide à filtrer peut sortir de la chambre à liquide encrassé 33 et le liquide filtré de la chambre à filtrat 24 peut passer sur les bras 71 de la douille 70, le volume annulaire entre la paroi de l'élément de canal 42 et le collet 50 ainsi qu'à travers l'orifice transversal 66 dans le perçage de soupape 51 et de là à travers les spires du ressort de soupape 59 et de l'intervalle entre les languet- tes de coulissement 56 dans le canal d'évacuation 19 pour être évacué dans le récipient-collecteur de liquide, non représenté. Le canal de dérivation de filtrat 36 est lui- même fermé dans cette position, de sorte qu'aucun liquide encrassé ne peut arriver dans le canal à filtrat 17. En continuant de desserrer le couvercle de boîtier 12, le ressort de soupape 59 met la garniture de filtre 20 en définitive dans la position représentée à la figure 5. Le canal de dérivation de filtrat 36 est alors également ouvert, de sorte que le canal à filtrat 17 peut s'échapper dans le canal d'évacuation 19 à travers le canal à dérivation de filtrat 36. Après évacuation com- plète du boltier de filtre 10, on peut extraire la garnitu- re de filtre 20 sans que du liquide ne s'en échappe de façon significative. Lorsqu'après mise en place d'une garni- ture de filtre 20 nettoyée ou neuve, on visse le couvercle il de bottier 12, le processus déroule en sens inverse jus- qu'a ce que finalement on arrive dans la position repré- sentée aux figures 1 et 2 pour le fonctionnement normal. Si le bottier de filtre 10 a été fermé par vissage du couwercle de bottier 12 sans avoir préala- blement mis en place une garniture de filtre 20. on reste dans la position représentée à la figure 5 pour la soupape combinée 40. Le liquide qui pénètre dans le bottier de filtre 10 pourrait s'écouler par le canal d'évacuation 19. L'absence de l'établissement d'une pression dans le sNs- tème pourrait être visualisée à l'utilisateur à l'aide d'un manomètre habituel. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Filtre à liquide pour l'huile de graissage ou le carburant d'un moteur à combustion interne, filtre qui comporte un réservoir-collecteur de liquide ayant un boîtier de filtre essentiellement cylindrique qui est fermé par le haut par un couvercle de boîtier, amovi- ble et qui comporte une garniture de filtre, annulaire, traversée radialement par le liquide et qui peut s'extrai- re pour l'entretien, cette garniture séparant le %olume à liquide encrassé du bottier de filtre en un;olume à fil- trat, a;ec un canal à liquide encrassé pour l'introduction du liquide à filtrer, un canal à filtre pour évacuer le liquide filtré, un canal d'évacuation susceptible d'être relié au réservoir-collecteur de liquide et qui débouche du bottier de filtre dans sa partie inférieure, ainsi qu'un dispositif d'arrêt associé au canal d'évacuation, disposi- tif qui, lors du desserrage du bottier du couvercle, libère le canal d'évacuation, filtre caractérisé en ce que: a) le dispositif de fermeture (37) comporte une soupape d'arrêt (47) ayant un premier corps de soupape (45) cou- lissant axialement vers un premier siège de soupape (46) contre la force d'un ressort, et que la face inferieure de la garniture de filtre (20) mise en place maintient en position de fermeture, b) la soupape d'arrêt (47) comporte un second siège de soupape (52) pour un second corps de soupape (53) suscep- tible de coulisser axialement vers un second siège de sou- pape (52) contre la force d'un ressort, et faisant partie d'une soupape de court-circuit (54) avec laquelle elle forme une soupape combinée (40), c) un canal de dérivation de filtrat (36) débouche au niveau de la soupape combinée (40) dans le canal d'évacua- tion (19), - -- d) lorsque la garniture de-filtre (20) est mise en place, la soupape combinée (40) ferme le canal d'évacuation (19) en amont et en aval de l'entrée du canal de dérivation de filtrat (36), e) la soupape de courtcircuit (54) relie la chambre à liquide encrassé (33) et le canal de dérivation de filtrat (36) lorsqu'on dépasse une pression déterminée. 2 ) Filtre à liquide selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le premier corps de soupape (45) comporte un perçage coaxial (51) de soupape ainsi que le second siège de soupape (52) pour le second corps de soupape (53) dort la tige de soupape (51) coopère à la ma- nière d'un coulisseau avec une première arête de commande (60) du canal d'évacuation (19) prévu en aval de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat (36), et qui ferme ce canal lorsque la garniture de filtre (20) est mise en place, et maintient ce canal ouvert lorsque la garniture de filtre (20) est démontée. 3 ) Filtre à liquide selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le premier corps de soupape (45) comporte un orifice transversal (66) et coopère avec une seconde arete de commande (62) et une troisième arête de commande (63) du canal d'évacuation (19) entre lesquelles débouche le canal de dérivation de filtrat (36) à la ma- nière d'un coulisseau de façon que le canal de dérivation de filtrat (36) soit ouvert lorsque la garniture de filtre (20) est mise en place. et se ferme tout d'abord lors du démontage de la garniture de filtre (20) et s'ouvre de nouveau lors du remontage de la garniture de filtre (20). 4 ) Filtre à liquide selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que le canal d'évacuation (19) comporte une quatrième arête de commande (64) en amont de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat (36), arête qui coopère avec le premier corps de soupape (45) à la manière d'un coulisseau et en ce que les quatre arêtes de commande (60, 62, 63, 64) du canal d'évacuation (19) sont disposées dans l'espace et en fonction du premier 1.4 corps de soupape (45) et du second corps de soupape (53) de façon que lors du démontage de la garniture de filtre (20), le canal d'évacuation (19) en aval de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat (36) s'ouvre d'abord et le canal de dérivation de filtrat (36) se ferme, puis le canal d'évacuation (19) également en amont de l'orifice d'entrée du canal de dérivation de filtrat (36) et enfin il ou;re de nouveau le canal de dérivation de filtrat (36). 5 ) Filtre à liquide selon l'une quel- congue des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort de soupape (59) de la soupape de court-circuit (54) est réalisé comme ressort de compression et en ce que le second corps de soupape (53) pousse contre le premier corps de soupape (45) et celui-ci pousse contre la garni- ture de filtre (20) à l'état monté. 6 ) Filtre à liquide selon l'une quel- conque des revendications 2 à 5, filtre dans lequel le canal d'eéacuation comporte le premier siège de soupape pour l'appui axial étanche du corps de soupape, filtre caractérisé en ce que le premier corps de soupape (45) comporte sur son côté tourné vers la garniture de filtre (20) une douille (70) coulissante axialement entre les butées (75, 76), et qui est poussée contre la garniture de filtre (20) , à l'état monté, par un ressort de rappel (73) exerçant une plus grande force axiale que le ressort de soupape (59) et s'appuyant contre le premier corps de soupape (45).