Brevet FR2716934A1 — publié le 19950908

i L'invention concerne un filtre à air pour un moteur thermique, en particulier un moteur à deux temps dans un instrument de travail guidé manuellement, tel qu'une tronçonneuse à chaîne, une tronçonneuse à disque ou analogue, comprenant un boitier et un élément filtrant formant une paroi du boîtier et à travers duquel de l'air de combustion peut être aspiré dans l'espace intérieur du boîtier, ainsi qu'une ouverture d'aspiration formée dans une paroi du boîtier et à laquelle doit être raccordé un canal d'aspiration du moteur thermique. Dans un moteur thermique, en particulier dans un moteur à deux temps, des pulsations de gaz se pro- duisent dans le canal d'aspiration, pulsations qui ne peuvent pas être évitées en raison de la structure et du mode de fonctionnement du moteur thermique. A cause de ces pulsations, une partie de l'air de combustion, enri- chi de carburant - et également d'huile dans le cas d'un moteur à deux temps, - reflue en sens contraire à la di- rection d'aspiration jusque dans le filtre à air. Le car- burant et/ou l'huile, ainsi entraînés en arrière, se dé- posent sur la surface filtrante, avec le résultat que la surface filtrante devient humide, s'encrasse et finit par se boucher. De fréquents remplacements de filtre sont ainsi nécessaires. Afin de réduire à un minimum le reflux d'air aspiré jusque dans le filtre à air, le document DE 34 24 774 A1 propose de réaliser la face du filtre di- rigée vers le canal d'aspiration avec un bombement pour qu'elle constitue une paroi de rebondissement, de manière que le reflux gazeux pulsatoire soit dévié en direction du canal d'aspiration et dans le sens du courant d'air aspiré. Bien qu'une telle disposition permette de réduire l'humidification et l'encrassement du filtre, les temps de service ainsi réalisables avec un filtre à air ne sont pas encore satisfaisants. Le but de l'invention est de perfectionner un filtre à air, du type générique indiqué au début, de ma- nière que l'humidification de l'élément filtrant par le reflux de mélange carburant/air soit empêchée. Selon i'invention, on obtient ce résultat par le fait que deux rangées d'éléments opposant une résis- tance à l'écoulement d'air sont disposées à une distance l'une de l'autre dans la direction d'écoulement entre l'ouverture d'aspiration et l'espace intérieur du boî- tier, les éléments résistants d'une rangée étant situés l'un à côté de l'autre avec un espacement latéral et les éléments résistants d'une rangée étant placés à peu près devant - dans la direction d'écoulement - les intervalles formés entre les éléments résistants de l'autre rangée. La disposition échelonnée et mutuellement déca- lée d'au moins deux rangées d'éléments opposant une ré- sistance à l'écoulement d'air, évite un chemin d'écoule- ment direct depuis l'ouverture d'aspiration jusque dans la chambre d'air épuré du filtre. En raison de la confor- mation des éléments résistants dont ceux de la rangée in- térieure sont placés derrière les intervalles entre les éléments résistants de la rangée extérieure, un chemin d'écoulement à faible résistance est présenté à l'air de combustion s'écoulant vers l'ouverture d'aspiration, tan- dis qu'un courant gazeux refluant de façon pulsée depuis cette ouverture dans la chambre d'air épuré du filtre rencontre une haute résistance. Cette haute résistance produit une mise en turbulence grâce à laquelle le carbu- rant et l'huile peuvent se déposer sur les éléments ré- sistants, si bien que les fractions du courant gazeux re- fluant de façon pulsée et pénétrant encore, dans le cas le plus défavorable, dans la chambre d'air épuré, ont une très faible teneur en carburant et/ou huile. Il est préférable que le volume formé entre les rangées d'éléments résistants soit adapté au volume de pulsation du moteur thermique équipé du filtre à air, de sorte que le courant gazeux refluant de façon pulsée est recueilli dans le volume tampon entre les rangées d'élé- ments résistants. Il est préférable que les éléments résistants soient orientés à peu près parallèlement à l'axe de l'ou- verture d'aspiration, ce qui signifie qu'ils sont à peu près perpendiculaires à un plan contenant cette ouver- ture. Chaque rangée d'éléments résistants est de préfé- rence agencée à peu près en anneau ou partie d'anneau au- tour de l'axe de l'ouverture d'aspiration. Les éléments résistants sont en particulier conformés à peu près en U, les branches des U étant diri- gées vers l'intérieur de l'anneau. Une branche d'un élé- ment résistant d'une rangée et la branche adjacente de iélément résistant voisin de l'autre rangée peuvent être situées à peu près sur le même rayon. Dans le but de fa- voriser l'entraînement du carburant et de l'huile déposés sur les éléments resistants par un courant d'air aspiré, il est préférable que les extrémités libres des branches possèdent une forme éffilée. Selon un perfectionnement particulier de l'in- vention, un garnissage en matériau absorbant, en mousse ou analogue par exemple, est disposé à l'intérieur de l'anneau intérieur dans la région de base des éléments résistants. Ce garnissage sert à accumuler et emmagasiner les fractions de carburant et d'huile s'écoulant des élé- ments résistants. Afin de favoriser leur renvoi dans le courant d'air aspiré, une caractéristique prévoit qu'une pièce d'un matériau absorbant, de mousse ou analogue par exemple, déstinée à former un volume d'emmagasinage, est disposée sur le garnissage. Cette pièce s'étend essen- tiellement dans le sens de la hauteur des éléments résis- tants, de préférence dans la région de l'anneau inté- rieur. En raison de sa disposition, une face latérale de cette pièce d'emmagasinage est dirigée vers l'ouverture d'aspiration, de sorte que l'air de combustion sortant du filtre à travers cette ouverture balaie la pièce d'emma- gasinage, absorbe du carburant et de l'huile qui y sont emmegasinés et les évacue. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'une pre- mière partie du boîtier d'un filtre à air; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne B- B de la figure 1; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne C- C de la figure 1; - la figure 4 est une vue de dessus d'une se- conde partie du boîtier du filtre à air; et - la figure 5 est une coupe d'un filtre à air composé des parties de boîtier des figures 1 et 4. Le filtre à air 1 de l'exemple de réalisation représenté (figure 5) comprend un boîtier en deux parties 2, 3, ayant de préférence la forme de demi-coquilles. Après leur réunion, les demi-coquilles sont maintenues ensemble par des vis enfilées à travers des ouvertures réceptrices 4 de la demi-coquille 2 du boîtier (figure 2) et des ouvertures réceptrices 5 alignées avec elles et prévues dans la demi-coquille 3 du boîtier (figure 4). Une telle vis 6 est représentée en traits discontinus sur la figure 2. Un autre trou traversant 40 (figure 5) peut être prévu dans la zone du bord du boîtier du filtre pour l'installation d'une vis de fixation supplémentaire. Les demi-coquilles 2 et 3 assemblées délimitent dans le boîtier ainsi formé un espace intérieur 7 qui constitue la chambre d'air épuré du filtre et est pourvu d'une ouverture d'aspiration 8 (figures 1 et 5) ménagée dans la paroi de boîtier 10 formée par la demi-coquille 2. Le boîtier du filtre à air 1 présente une faible hau- teur H, de sorte qu'il possède un bord périphérique étroit. Les parois de boîtier 9, 10 situées l'une en face de l'autre et constituant les grandes faces du boîtier de filtre, ont une forme légèrement trapézoïdale dans une vue de dessus (figures 1 et 4) et sont ajourées, à l'ex- ception de la zone 12 présentant l'ouverture d'aspiration 8, pour former une sorte de grille. Cette grille sert de support 11 pour un tissu filtrant 41. Les parties 2, 3 du boitier du filtre 1 sont de préférence fabriquées en ma- tière plastique et le tissu filtrant 41 peut être formé d'un seul tenant avec le support 11. La zone 12 de la demi-coquille 2 du boîtier, présentant l'ouverture d'aspiration 8, est réalisée sous la forme d'une partie de cercle; en face d'elle, la demi- coquille 3 du boîtier comporte une zone de paroi 12a cor- respondante, mais qui est continue (fermée). Comme indiqué dans la vue de dessus selon la figure 1, l'ouverture d'aspiration 8 est entourée de pré- férence de deux rangées 15, 25 d'éléments 20, 21 opposant une résistance à l'écoulement d'air. Par rapport à l'axe 18 de l'ouverture d'aspiration 8, les deux rangées 15, 25 sont mutuellement espacées d'une distance radiale a. Il est possible aussi de prévoir trois ou davantage de ran- gées mutuellement décalées. Les rangées 15, 25 sont agen- cées à peu près en anneau autour de l'axe 18 de l'ouver- ture d'aspiration 8 et de préférence à peu près concen- triques entre elles. La distance b entre la rangée inté- rieure 15 et le bord de l'ouverture d'aspiration 8 est plus grande que la distance radiale a entre les rangées intérieure 15 et extérieure 25. Les éléments 20, 21 peuvent être d'un seul tenant avec une demi- coquille, de préférence celle (3) présentant l'ouverture 8. Ainsi que le montre la figure 5, les éléments résistants 20, 21 s'étendent d'une grande paroi 10 à l'autre grande paroi 9 du boîtier, o ils s'appliquent contre la zone de paroi 12a. Le bord du boîtier de filtre dans la zone de l'ouverture d'aspiration 8, la rangée intérieure 15 et la zone de paroi 12a de la démi-coquille 3 du boîtier délimitent une préchambre d'aspiration 13 qui communique directement, à travers l'ouverture 8, avec le canal d'aspiration d'un moteur thermique, en particulier d'un moteur deux temps. L'espace délimité par les rangées intérieure 15 et extérieure 25, ainsi que la zone de paroi 12 de la coquille 2 et la zone de paroi 12a de la coquille 3 du boîtier, forme un volume tampon 14 pour la partie de gaz refluante, comme expliqué dans ce qui suit. Ainsi qu'on peut le voir surtout sur la figure 1, chaque élément résistant 20, 21 est conformé de préfé- rence en partie d'anneau et les éléments 20 ou 21 voisins dune rangée 15 ou 25 sont situés l'un à côté de l'autre avec un espacement latéral L. L'espacement L des éléments résistants 20 voisins de la rangée extérieure 25 est de préférence égal à l'espacement L des éléments résistants 21 voisins de la rangée intérieure 15. Les éléments 21 de la rangée intérieure 15 sont placés de manière que - par rapport à un rayon de l'axe 18 de l'ouverture d'aspira- ion 8 - qu'ils recouvrent à peu près les intervalles 16 formés par l'espacement L entre les éléments 20. Il est préeférable que les éléments 20 ou 21 soient légèrement plus grands que les intervalles 16 à recouvrir par eux dans la direction d'écoulement de l'air. En raison de la disposition concentrique des rangées 15, 25 l'une par rapport à l'autre et de l'agencement des éléments résis- tants sur chaque fois un arc de cercle dont le centre est de préférence l'axe 18 de l'ouverture d'aspiration 8, le segment d'arc de cercle représenté par un intervalle 16 est chaque fois plus petit que le segment d'arc de cercle formé par l'élément résistant 20 ou 21 recouvrant ou mas- quant cet intervalle 16. Les éléments 20, 21 d'une rangée , 25 sont de préférence de même conformation et juxta- posés avec des espacements L égaux. Les éléments résistants 20, 21 de l'exemple de réalisation représenté sont conformés à peu près en un U dont les branches 22 sont dirigées vers l'ouverture d'as- piration 8, donc vers l'intérieur de l'anneau partiel formé par les éléments. Chaque branche 22 d'un élément 20 de la rangée extérieure 25 est de préférence disposée, par rapport à une branche 23 adjacente d'un élément ré- sistant 21 voisin de la rangée intérieure 15, de manière que ces deux branches soient situées sur un même rayon 24 de l'axe 18 de l'ouverture d'aspiration 8. Il peut être avantageux de donner une forme effilée aux extrémités libres des branches. A l'état assemblé, l'air arrivant suivant la direction d'écoulement indiquée par la flèche 19, doit changer de direction deux fois avant d'atteindre l'ouver- ture d'aspiration 8 en raison de la structure du filtre à air 1. Sur son chemin, l'air de combustion, pénétrant ra- dialement par les intervalles 16 de la rangée extérieure dans le volume tampon 14, contourne les éléments inté- rieurs 21 et entre à travers les intervalles 16 de ces derniers dans la préchambre d'aspiration pour s'écouler ensuite à travers l'ouverture d'aspiration vers le moteur thermique. Le reflux pulsatoire d'air de combustion enri- chi de carburant et d'huile, se produisant dans un moteur thermique et en particulier dans un moteur à deux temps, est influencé favorablement par le filtre à air 1 réalisé selon l'invention. Les éléments 21 de forme en U situés du côté de l'ouverture d'aspiration 8, représentent une résistance à l'écoulement considérable pour une circula- tion de fluide depuis la préchambre d'aspiration 13 dans la chambre d'air épuré 7 du filtre 1 et, en raison de la forme de ces éléments résistants 21, de fortes mises en turbulence sont produites, ayant pour conséquence que du carburant et de l'huile se déposent sur les éléments 20, 21. Comme il est prévu en plus, de préférence, que le volume tampon 14 formé entre les rangées 15 et 25 d'éléments résistants 20 et 21 soit adapté au volume de pulsation du moteur thermique, un courant gazeux refluant de façon pulsée est recueilli, idéalement, dans ce volume tampon 14. Lors d'un temps d'aspiration consécutif, la masse gazeuse ainsi receuillie dans le volume tampon, sera entraînée vers l'ouverture d'aspiration 8 par l'air de combustion frais arrivant de la chambre d'air épuré 7, si bien que le volume tampon est de nouveau débarrassé d'air chargé de carburant et/ou d'huile. L'huile ou le carburant déposé sur les éléments 20 et 21, est entraîné, lors du temps d'aspiration, par l'air de combustion en- trant suivant la flèche 19; afin de favoriser cet entraî- nement, les branches 22 et 23 des éléments 20, 21 ont de préférence une forme effilée. Selon la figure 1, la rangée intérieure 15 est seulement composée de trois éléments résistants 21, tan- dis que la rangée extérieure est composée de cinq élé- ments résistants 20. Les vis de fixation 6, traversant les ouvertures réceptrices 4 dans la région de la rangée intérieure 15, forment elles-mêmes des éléments opposant une résistance à l'écoulement d'air et qui recouvrent un intervalle 16 coordonné de la rangée extérieure 25 formée par les éléments 20. La disposition échelonnée et mutuellement déca- lée d'au moins deux rangées 15, 25 d'éléments opposant une résistance à l'écoulement d'air, produit une retenue du mélange gazeux refluant de façon pulsée et la forme de ces éléments favorise en même temps le dépôt de carburant et d'huile. Par contre, dans la direction d'écoulement 19 de l'air de combustion, les éléments 20 sont réalisés fa- vorablement pour l'écoulement, de sorte qu'ils ne repré- sentent pas un grand obstacle à l'écoulement de l'air de combustion vers l'ouverture d'aspiration 8. La résistance à l'aspiration du filtre à air n'est pas accrue. Du fait que les éléments résistants sont agencés concentriquement et que les intervalles 16 dans l'anneau intérieur 15 comme dans l'anneau extérieur 25 sont essentiellement de même grandeur, les éléments 20 de la rangée extérieure 25 peuvent avoir la même grandeur - pour ce qui concerne L 'angle périphérique - que les éléments 21 de la rangée intérieure 15. L'angle périphérique 27 en question est de préférence d'environ 30 . Selon un perfectionnement de l'invention, un garnissage 30 d'un matériau capable d'emmagasiner un li- quide, par exemple de mousse ou analogue, est disposé dans la zone de paroi 12a de la seconde demi-coquille 3, garnissage qui est également représenté en trait discon- tinu sur la figure 4. Ce garnissage de mousse 30 est es- sentiellement perpendiculaire à l'axe 18 de l'ouverture d aspiration 8. Il assure que des gouttes se formant éventuellement dans la région de base des éléments résis- tants 20 ou 21, soient receuillies, emmagasinées et cé- dées, lors d'un temps d'aspiration consécutif, à l'air de combustion pénétrant suivant la flèche 19. Le filtre à air 1 représenté est principalement utilisé de manière que la gravitation agisse suivant la flèche G. Ceci pourrait avoir pour conséquence, au cours d'une durée de fonctionnement relativement longue, que de l'humidité sous la forme d'un mélange de carburant et d'huile s'accumule sur le bord inférieur 17 du boîtier. Pour cette raison, on a prévu, dans la zone du bord 17 de la demi-coquille 2 et aussi de la demi-coquille 3 du boî- tier, un logement 26 pour une pièce d'emmagasinage 31, faite de préférence de mousse, qui affecte essentielle- ment la forme d'un parallélépipède et s'étend dans le sens de la hauteur des éléments résistants 20 et 21. La pièce 31 d'emmagasinage d'humidité s'étend en particulier sur toute la hauteur h des éléments 20, 21, d'une grande paroi 10 à l'autre grande paroi 9 du boîtier. La face 31a de la pièce 31, dirigée vers l'ouverture d'aspiration 8, est située à peu près à la hauteur de l'anneau partiel intérieur 15, de sorte que cette face 31a est balayée sur toute sa longueur par l'air de combustion sortant par l'ouverture d'aspiration 8, de sorte que la pièce d'emma- gasinage 31 peut céder du carburant et de l'huile à ce courant d'air. il REVENDICATIONS 1. Filtre à air pour un moteur thermique, en particulier un moteur à deux temps dans un instrument de travail guidé manuellement, tel qu'une tronçonneuse à chaîne, une tronçonneuse à disque ou analogue, comprenant un boîtier (1) et un élément filtrant (41) formant une paroi du boîtier et à travers duquel de l'air de combus- tion peut être aspiré dans l'espace intérieur (7) du boî- tier, ainsi qu'une ouverture d'aspiration (8) formée dans une paroi (10) du boîtier et à laquelle doit être rac- cordé un canal d'aspiration du moteur thermique, caracté- risé en ce que deux rangées (15, 25) d'éléments (20, 21) opposant une résistance à l'écoulement d'air sont dispo- sées à une distance (a) l'une de l'autre dans la direc- tion d'écoulement (19) entre l'ouverture d'aspiration (8) et l'espace intérieur (7) du boîtier, les éléments résis- tants (20, 21) d'une rangée (15, 25) étant situés l'un à côté de l'autre avec un espacement latéral (L) et les éléments résistants (20) d'une rangée (25) étant placés à peu près devant - dans la direction de l'écoulement (19) - les intervalles (16) formés entre les éléments résis- tants (21) de l'autre rangée (15). 2. Filtre à air selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le volume formé entre les rangées (15, 25) d'éléments résistants (20, 21) est adapté à peu près au volume de pulsation du moteur thermique. 3. Filtre à air selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments résistants (20, 21) sont orientés à peu près parallèlement à l'axe (18) de l'ouverture d'aspiration (8). 4. Filtre à air selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rangée (15, 25) d'éléments résistants (20, 21) est agencée à peu près en anneau au- tour de l'axe (18) de l'ouverture d'aspiration (8), les rangées (15, 25) étant de préférence à peu près concen- triques l'une par rapport à l'autre. 5. Filtre à air selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments résistants (20, 21) sont conformés en parties d'anneau. 6. Filtre à air selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments résistants (20, 21) sont conformés à peu près en U, les branches (22, 23) du U étant dirigées vers l'ouverture d'aspiration (8) et leurs extrémités libres ayant de préférence une forme ef- filée. 7. Filtre à air selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce qu'une branche (22) d'un élément résis- tant (20) d'une rangée (25) et la branche (23) adjacente d'un élément résistant (21) voisin de l'autre rangée (15) sont situées à peu près sur le même rayon (24). 8. Filtre à air selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments résistants (20, 21) traversent l'espace intérieur (7) du boîtier, de pré- férence à partir de la paroi (10) du boîtier présentant l ouverture d'aspiration (8) jusqu'à la paroi (9) opposée du boîtier. 9. Filtre à air selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un garnissage (30) en matériau absorbant, en mousse ou analogue par exemple, est disposé à l'intérieur de la rangée intérieure (15) dans la région de base des éléments résistants (21), garnissage (30) qui est de préférence essentiellement perpendiculaire à l'axe (18) de l'ouverture d'aspiration (8). 10. Filtre à air selon la revendication 9, ca- ractérisé en ce qu'une pièce (31) en matériau absorbant, en mousse ou analogue par exemple, destinée à former un volume d'emmagasinage, s'applique contre le garnissage (30) et s'étend essentiellement dans le sens de la hau- teur (h) des éléments résistants (20, 21), de préférence dans la région de la rangée intérieure (15), la pièce d'emmagasinage (31) s'étendant de préférence sur toute la hauteur (h) des éléments résistants (20, 21). 11. Filtre à air selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le boîtier est composé de deux demi- coquilles (2, 3) et les éléments résistants (20, 21) sont réalisés d'un seul tenant avec une demi-co- quille, de préférence avec la demi-coquille (3) présen- tant l'ouverture d'aspiration (8).