Brevet FR2786533A1 — publié le 20000602

Pièce de solidarisation entre une électrovanne et un filtre dans le circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion La présente invention concerne le domaine de I'automobile, et touche plus particulièrement au problème du rejet dans l'atmosphère des hydrocarbures contenus dans le réservoir d'essence des véhicules. En principe, les rejets d'hydrocarbures dans I'air sont totalement interdits. C'est la raison pour laquelle un filtre est interposé en aval du réservoir, sur un tube d'aération reliant ce dernier à l'atmosphère, qui permet notamment de maintenir 1'essence à la pression atmosphérique régnant à l'extérieur du véhicule. En l'absence d'un tel tube d'aération, les variations de température peuvent modifier la pression gazeuse à l'intérieur du réservoir, sans possibilités de régulation, entraînant un risque lié à la nature du matériau stocké. A titre d'exemple, lorsque le réservoir se réchauffe, I'air qui s'y trouve se dilate, et une partie s'échappe via ledit tube d'aération. Cet air est chargé de vapeurs d'essence qui sont alors piégées par le filtre placé sur ce tube, lequel relâche finalement un air purifié dans l'atmosphère. Ce filtre, du type à charbons actifs, est également utilisé dans le circuit d'admission d'air du moteur proprement dit. Lorsque ce dernier fonctionne, la dépression créée dans les tubulures d'admission a pour effet d'aspirer de I'air extérieur, via le filtre à charbons actifs. Les moteurs actuels utilisent cependant l'opportunité offerte par l'unicité dudit filtre pour profiter d'un air enrichi en vapeurs d'essences. Ainsi, au niveau du filtre, I'air aspiré par les tubulures d'admission provient-au moins pour partie-de la tubulure connectée au réservoir d'essence, les deux circuits étant connectés l'un à l'autre sans interposition de la couche filtrante, mais à proximité de celle-ci. L'utilisation additionnelle d'une électrovanne de purge, entre le filtre et lesdites tubulures d'admission, et l'électronique de contrôle du moteur permettent, par une commande appropriée du débit de purge en combinaison avec la régulation de richesse, de réinjecter cet air chargé d'hydrocarbures au niveau de l'admission sans perturber le fonctionnement du moteur. Cette configuration, connue en soi, pose le problème suivant : en fonctionnement, I'électrovanne de purge située en aval du filtre est commandée au moyen d'impulsions de tension dont la largeur détermine le temps de fonctionnement de la vanne, et donc le débit d'air qui la traverse à destination des tubulures d'admission du moteur. L'électroaimant de la vanne engendre des vibrations, car son noyau mobile bat et vient buter sur les formes qui délimitent l'entrefer. Dans les montages actuels de I'électrovanne et du filtre, les vibrations sont transmises à la carrosserie et deviennent ensuite audibles depuis l'habitacle du véhicule. Trois solutions sont en effet majoritairement mises en oeuvre par les constructeurs. Selon une première possibilité, la vanne, reliée au filtre par un tuyau en caoutchouc, est fixée à la carrosserie par une pièce également en caoutchouc, sous l'aile avant ou dans le compartiment moteur du véhicule. Dans ces deux cas, maigre l'existence de la pièce en caoutchouc, la fixation directe à la carrosserie provoque la transmission des vibrations et leur audition dans I'habitacle. Une seconde possibilité, inspirée de la première, utilise un montage dit "flottant"qui s'affranchit de la fixation directe à la carrosserie. L'électrovanne est raccordée au filtre par une durit en élastomère, mais une partie des vibrations continuent à tre transmises à I'habitacle. Enfin, la troisième possibilité consiste à intégrer l'électrovanne au filtre par encliquetage ou par soudage, collage, etc. Le filtre est lui-mme fixé à la carrosserie par l'intermédiaire d'amortisseurs en caoutchouc qui filtrent au moins une partie des vibrations. Dans ce cas, le défaut est souvent amplifié, car le boîtier du filtre fait office de caisse de résonance. Le problème rencontré est que la fixation de l'électrovanne au filtre, ou plus exactement à son boîtier, est rigide, et n'exerce par conséquent aucune fonction d'amortissement ou de réduction des vibrations, lesquelles finissent toujours par tre entendues depuis I'habitacle car l'effet d'amplification compense largement l'effet inverse dû aux amortisseurs en caoutchouc disposés entre le filtre et la carrosserie. L'invention remédie à l'inconvénient précité, et propose une solution qui vise à supprimer tout contact rigide entre le filtre et l'électrovanne, qui y est cependant solidarisée. La solution préconisée se rapproche donc de la troisième possibilité évoquée auparavant, en supprimant ses défauts. Dans le texte, on entend par filtre la totalité de l'élément comportant la partie filtrante proprement dite. A l'effet précité, l'invention est constituée d'une pièce de solidarisation entre d'une part une électrovanne de purge reliée au circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion et d'autre part un filtre du type à charbons actifs disposé sur le trajet de la tubulure d'aération du réservoir d'essence prévu pour I'alimentation dudit moteur, et elle est caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un embout d'allure cylindrique doté sur sa surface interne de moyens de fixation et de centrage respectivement à et sur la surface externe de t'entrée coaxiale également sensiblement cylindrique de l'électrovanne, de moyens de rendre étanche la liaison entre ledit embout et l'électrovanne, et de moyens de filtrer les vibrations et d'amortir les chocs provenant du fonctionnement de l'électrovanne, ledit embout étant par ailleurs solidaire du filtre. La solution préconisée conduit à interposer une pièce pour isoler la vanne lors de l'accouplement de celle-ci avec le filtre. Cette solution permet au surplus de positionner et d'immobiliser ladite vanne par rapport au filtre. Elle permet enfin la constitution d'un sous-ensemble électrovanne/filtre étanche. De préférence, I'embout est d'une seule pièce avec le filtre. Cette configuration présente d'incontestables avantages économiques, car le boîtier du filtre est moulé, et que la pièce de l'invention peut alors tre moulée simultanément. Elle pourrait cependant faire l'objet d'une fixation propre au boîtier du filtre, si l'on choisissait de la séparer, pour des raisons techniques, dudit boîtier, comme on le verra ci-après. Pour assurer les fonctions liées à l'isolation et à l'amortissement des vibrations, I'embout est de préférence réalisé en matériau synthétique du type polyamide ou polypropylène. La pièce de l'invention est conçue notamment pour que ses formes s'adaptent à I'électrovanne, et plus particulièrement pour réaliser une immobilisation et un positionnement relatif (centrage) compatible avec les autres exigences posées (absorption des vibrations, étanchéification). Ainsi, les moyens d'étanchéification de la liaison entre l'entrée de t'étectrovanne et 1'embout consistent en un joint disposé à proximité de l'extrémité libre de l'embout, au niveau d'un épaulement pratiqué dans la face interne dudit embout. II est à noter que tes sortions préconisées dans le cadre de l'invention sont étroitement liées à la configuration géométrique de la liaison mécanique, qui présente une symétrie de révolution, et donc une coaxialité entre l'extrémité de I'électrovanne impliquée dans la liaison et la pièce formant l'invention proprement dite. Les moyens de fixation et de centrage sont constitués d'un joint toge dans des gorges périphériques pratiquées respectivement dans la surface externe de t'entrée de l'électrovanne et dans la surface interne de l'embout, lesdites gorges étant disposées au mme niveau pour loger simultanément ledit joint, I'immobilisation autant en translation qu'en rotation étant obtenu par le fluage du joint. De mme, selon l'invention, les moyens de filtrer les vibrations et d'amortir les chocs consistent en un joint disposé entre les surface interne de l'embout et externe de t'entrée de l'électrovanne. De préférence, et bien qu'il n'y en ait aucune nécessité technique, le joint réalisant la fixation et le centrage de t'étectrovanne dans l'embout cylindrique et le joint filtrant les vibrations et amortissant les chocs entre ledit embout et ladite électrovanne ne sont qu'un seul et mme joint. Cette solution est évidemment économiquement avantageuse, ce qui lui confère un avantage déterminant dans le domaine technique de l'automobile. De préférence encore, les joints utilisés sont des joints toriques. La conception présentée ci-dessus aboutit à supprimer l'inconvénient fié à l'existence de vibrations perceptibles par les occupants d'un véhicule, à I'aide d'une solution simple préconisant une configuration regroupant trois fonctions distinctes (fixation, amortissement, étanchéification) sans modifier sensiblement les conditions économiques, aussi favorables que dans les configurations de fart antérieur. Selon une variante, I'embout est constitué d'un manchon d'allure cylindrique comportant un ergot externe de fixation à une collerette solidaire du filtre, et un ergot interne de fixation à t'entrée d'allure cylindrique de l'électrovanne. Suivant une configuration possible, au moins un joint est disposé entre la surface interne dudit manchon et la surface externe de I'électrovanne. De préférence, le manchon additionnel est réalisé en élastomère. L'invention va à présent tre étudiée plus en détail, à I'aide de figures explicatives présentant un exemple de réalisation possible : -la figure 1 est un schéma général montrant l'implantation des différents éléments du système ; et -la figure 2 représente une coupe longitudinale d'une configuration de l'invention. La figure 1 illustre la problématique posée à titre principal dans ce document : I'air contenant les vapeurs d'essence s'échappe du réservoir (1) via la tubulure (2) conduisant au filtre (3). Cet air chargé est filtre par la partie filtrante (4) proprement dite du filtre (3), constituée de préférence de charbons actifs, avant de s'échapper via la tubulure (5) de mise à l'atmosphère. II va sans dire que ceci ne concerne qu'une partie de I'air chargé de vapeurs d'hydrocarbure contenue dans le volume du réservoir, et que cette partie dépend elle-mme de multiples paramètres (température dans le réservoir, température externe, changements de température et de pression, taux de remplissage du réservoir,...). Les tubulures d'admission (6) du moteur (7) sont également reliées au filtre (3). Lorsque le moteur fonctionne, il se crée une dépression dans ces tubulures d'admission (6), par ailleurs également reliées à un filtre à air (8) distinct, qui entraîne I'aspiration d'air extérieur notamment à travers le filtre (3). II y a alors aspiration possible d'air chargé de vapeurs d'essence. Cette aspiration est bien entendu contrôlée par l'électronique de contrôle (10) du moteur (7), qui agit notamment sur une électrovalve (9) disposée entre le filtre (3) et les tubulures d'admission (6). L'électrovalve (9) de purge, commandée par des impulsions de tension contrôlées par l'électronique de contrôle (10), permet de maîtriser le débit de purge en combinaison avec la régulation de richesse, et par conséquent de réinjecter de l'air chargé au niveau de l'admission du moteur (7), sans en perturber le fonctionnement. La commande par des impulsions de tension génère comme mentionné auparavant des vibrations qui sont jusqu'ici mal maîtrisées et souvent audibles depuis I'habitacle du véhicule. La propagation de ces vibrations résulte au premier chef de la fixation mécanique de l'électrovanne à la carrosserie ou au filtre (3), problème résolu par la solution de l'invention apparaissant notamment eu figure 2. Cette figure représente, en coupe longitudinale, une électrovanne (9) reliée mécaniquement à une pièce (11) solidaire du filtre (3) (non représenté sur cette figure). L'électrovanne (9) n'est pas décrite en détail, car elle ne fait pas l'objet de la présente invention, et qu'elle est de conception tout à fait classique. Cette pièce (12) prend la forme d'un embout d'allure cylindrique, de préférence moulé d'une seule pièce avec le boîtier du filtre (3), ou tout au moins avec l'extrémité de celui-ci au niveau de laquelle s'effectue la liaison avec l'électrovanne (9). A son extrémité libre, I'embout comporte un épaulement interne (12) se développant sur toute la périphérie de la surface cylindrique interne, logeant en coopération avec la surface externe également cylindrique de 1'embout (13) de l'électrovanne (9), un joint torique (14) réalisant I'étanchéification de la liaison embout (11) du filtre (3)/électrovanne (9). La base de l'embout (11) comporte une gorge périphérique (15), placée en vis-à-vis d'une gorge analogue (16) pratiquée dans la surface externe de t'entrée cylindrique (13) de l'électrovanne (9) lorsque ladite électrovanne (9) et 1'embout (11) sont en position de solidarisation finale. Les deux gorges (15,16) logent un second joint (17), de préférence torique, réalisant une double fonction dans la liaison embout (11)/électrovanne (9) : d'une part une fonction de fixation/centrage, et d'autre part une fonction d'isolation/amortissement des vibrations transmises par ltélectrovanne (9) au filtre (3) qui lui est solidaire, et qui est lui-mme fixé à la carrosserie du véhicule. Cette dernière fonction est également partiellement réalisée par l'embout (11) lui-mme, dont la forme et la matière sont choisis pour améliorer I'amortissement des vibrations. L'embout (11) en matériau synthétique, étant de préférence moulé d'une seule pièce avec le filtre (3), celui-ci est par conséquent doté d'un boîtier dans le mme matériau (polyamide, polypropylène, etc...), à tout le moins dans la zone de fixation de l'électrovanne, s'il est réalisé en plusieurs pièces. Ce boîtier participe donc lui aussi à la fonction d'isolation/amortissement. La configuration de l'invention décrite ci-dessus n'est qu'un exemple de réalisation possible, et ne saurait tre considéré comme limitatif de ladite invention. Les variantes de forme, incluant par exemple une séparation de l'embout (11) et du filtre, ou l'existence d'un troisième joint assurant la troisième fonction, sont bien entendu comprises dans l'invention. REVENDICATIONS 1. Pièce de solidarisation (11) entre d'une part une électrovanne de purge (9) reliée au arcuit d'admission d'air (6) d'un moteur (7) à combustion et d'autre part un filtre (3) du type à charbons actifs disposé sur le trajet de la tubulure d'aération (2) du réservoir d'essence (1) prévu pour I'alimentation dudit moteur (7), caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un embout d'allure cylindrique doté sur sa surface interne de moyens de fixation et de centrage (14,17) respectivement à et sur la surface externe de t'entrée coaxiale (13) également sensiblement cylindrique de !'é ! ectrovanne (9), de moyens de rendre étanche (14,17) la liaison entre ledit embout (11) et l'électrovanne (9), et de moyens de filtrer les vibrations et d'amortir les chocs (14,17,11) provenant du fonctionnement de t'étectrovanne (9), ledit embout (11) étant par ailleurs solidaire du filtre (3). 2. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon la revendication précédente, caractérisée en ce que 1'embout (11) est d'une seule pièce avec le filtre (3). 3. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'embout (11) est réalisé en matériau synthétique du type polyamide ou polypropylène. 4. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéification de la liaison entre t'entrée (13) de l'électrovanne (9) et l'embout (11) consistent en un joint (14) disposé à proximité de l'extrémité libre de l'embout (11), au niveau d'un épaulement (12) pratiqué dans la face interne dudit embout (11). 5. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de fixation et de centrage sont constitués d'un joint (17) toge dans des gorges périphériques (15, 16) pratiquées respectivement dans la surface externe de t'entrée (13) de l'électrovanne (9) et dans la surface interne de l'embout (11), lesdites gorges (15,16) étant disposées au mme niveau pour loger simultanément ledit joint (17), I'immobilisation autant en translation qu'en rotation étant obtenu par le fluage du joint (17). 6. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un fiftre (3) de type à charbons actifs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de fiftrer les vibrations et d'amortir les chocs consistent en un joint disposé (17) entre les surface inteme de l'embout (11) et externe de t'entrée de l'électrovanne (9). 7. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le joint (17) réalisant la fixation et le centrage de l'électrovanne dans l'embout cylindrique et le joint (17) filtrant les vibrations et amortissant les chocs entre ledit embout (11) et ladite électrovanne (9) ne sont qu'un seul et mme joint (17). 8. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon les revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les joints (14,17) utilisés sont des joints toriques. 9. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon la revendication 1, caractérisée en oe que 1embout (11) est constitué d'un manchon d'allure cylindrique comportant un ergot externe de fixation à une collerette solidaire du filtre, et un ergot interne de fixation à t'entrée d'allure cylindrique de l'électrovanne. 10. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'au moins un joint est disposé entre la surface interne dudit manchon (11) et la surface externe de t'étectrovanne (9). 11. Pièce de solidarisation (11) entre une électrovanne de purge (9) et un filtre (3) de type à charbons actifs selon les revendications 9 et 10, caractérisée en ce que ledit manchon (11) est réalisé en élastomère.