Brevet FR2819546A1 — publié le 20020719

BOITIER DE FILTRE A ETANCHEITE AXIALE ET RADIALE La présente invention se rapporte à un boîtier de filtre à liquide pour moteur à combustion interne. Les boîtiers de filtre à liquide habituellement rencontrés comprennent: une embase dotée d'une paroi annulaire présentant un axe central et munie d'une extrémité libre; - un capot doté d'une tête à partir de laquelle s'étend une paroi annulaire déformable qui est adaptée pour s'engager dans la paroi annulaire de l'embase pour délimiter avec celle-ci un volume intérieur creux qui est destiné à recevoir un élément filtrant interposé entre une entrée et une sortie de liquide, le capot étant adapté pour se fixer de façon amovible sur l'embase, l'enlèvement du capot permettant le remplacement de l'élément filtrant; - un joint d'étanchéité annulaire adapté pour être disposé entre des première et deuxième surfaces d'appui annulaires pour assurer l'étanchéité du boîtier après montage du capot; l'une des première et deuxième surfaces d'appui appartenant à la paroi annulaire de l'embase et l'autre desdites première et deuxième surfaces d'appui appartenant à la paroi annulaire du capot. Ces dispositions permettent généralement d'assurer une fermeture étanche de l'embase par le capot. Toutefois, cette étanchéité peut devenir insuffisante dans certains cas, par exemple lorsque la paroi annulaire du capot est spécialement souple et/ou lorsque la pression de liquide dans le filtre est spécialement élevée et/ou avec certains modes de fixation du capot sur l'embase (notamment les fixations de type " baïonnette "). Les inventeurs de la présente- invention ont découvert que ces défauts d'étanchéité pouvaient notamment être dus à des déformations locales de la paroi annulaire du capot, orientées radialement vers l'intérieur. La présente invention a donc pour but de proposer un boîtier de filtre qui présente une bonne étanchéité en toutes circonstances et notamment lorsque la paroi annulaire du capot subit des déformations locales. A cet effet, selon l'invention, un boîtier de filtre à liquide du type précité est caractérisé en ce que la première surface d'appui présente une portion sensiblement tronconique et orientée radialement vers l'intérieur, la deuxième surface d'appui étant adaptée pour comprimer le joint d'étanchéité axialement et radialement contre la portion tronconique de la première surface d'appui. Grâce à ces dispositions, le joint d'étanchéité est porté par une portion de surface d'appui tronconique tout en étant comprimé radialement et axialement, ce qui lui permet d'assurer une étanchéité axiale et/ou radiale lors des déformations de la paroi annulaire du capot. Le boîtier de filtre suivant l'invention peut éventuellement comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la deuxième surface d'appui comprend un épaulement à bord droit compris dans un plan radial et disposé en regard de la portion tronconique de la première surface d'appui; - la portion tronconique de la première surface d'appui présente un angle compris entre 300 et 600 par rapport à l'axe central; la portion tronconique de la première surface d'appui présente un angle compris entre 40 et 50 par rapport à l'axe central; - la surface du joint d'étanchéité, destinée à être en contact avec la portion tronconique de la première surface d'appui, comprend également une portion tronconique de forme complémentaire de celle de la première surface d'appui; - les première et deuxième surfaces d'appui appartiennent respectivement aux parois annulaires de l'embase et du capot; - le capot est en matière plastique; - l'embase est en métal; - les parois annulaires de l'embase et du capot sont adaptées pour coopérer par un montage à baionnette, un organe à effet ressort étant interposé entre lesdites parois annulaires de l'embase et du capot pour solliciter un écartement axial entre l'embase et le capot; - l'organe à effet ressort est constitué par le joint d'étanchéité. Suivant cette caractéristique, le joint d'étanchéité, en plus d'assurer l'étanchéité du boîtier, assure également le blocage du montage du capot par rapport à l'embase. Cette élasticité ou effet ressort du joint d'étanchéité peut être utilisé indépendamment de la présence de la portion tronconique de la surface d'appui de l'embase, dès lors que ladite surface d'appui présente au moins une face d'appui comprise dans un plan radial; - la paroi annulaire de l'embase comprend au moins un rebord radial interne disposé sensiblement parallèlement entre l'extrémité libre et la surface d'appui de l'embase, ledit rebord radial présentant, sur sa face disposée en regard de la surface d'appui de l'embase, une rampe de guidage et une surface-d'appui qui délimitent entre elles un- bossage, en ce que la paroi annulaire du capot comprend au moins un tenon dimensionné pour être introduit axialement avec faible jeu à l'intérieur de la paroi annulaire de l'embase, ledit tenon étant propre à coopérer avec la rampe de guidage, suivant une rotation du capot autour de l'axe central, pour déplacer axialement la surface d'appui de la paroi annulaire du capot contre la surface d'appui de la paroi annulaire de l'embase, le bossage dudit rebord étant adapté pour coopérer avec des moyens de blocage angulaire supplémentaires pour bloquer angulairement le tenon lorsque le capot est mis en place; et - les moyens de blocage angulaire comprennent un rebord axial interne présentant une première extrémité reliée au rebord radial interne et une deuxième extrémité qui s'étend en direction de la surface d'appui de l'embase. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de l'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins: - la figure 1 représente une vue en perspective du capot et d'une portion de l'embase du boîtier avant assemblage, - la figure 2 représente une vue en coupe axiale du boîtier de filtre après montage, la figure 3 représente une vue agrandie d'une portion du boîtier selon la figure 2, - la figure 4 représente une vue en coupe axiale d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention, et - les-figures 5 à 7 représentent des vues en plan du boîtier de filtre selon des orientations angulaires différentes. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Afin de faciliter la compréhension de la description qui suit, le boîtier de filtre est décrit dans une position particulière, la position verticale, le capot étant dirigé vers le haut. Toutefois, cette position n'est pas limitative et le boîtier de filtre pourrait éventuellement être utilisé dans une autre position. Le boîtier de filtre 1 représenté sur les figures 1 et 2 comprend une embase 2 métallique sur laquelle est destiné à être monté, de manière amovible, un capot 3 en matière plastique. Le capot 3, lorsqu'il est monté sur l'embase 2, délimite avec ce dernier un volume intérieur creux 4 destiné à recevoir un élément filtrant 5. L'embase 2, réalisée par exemple dans un alliage d'aluminium, est dotée d'une paroi annulaire 6, d'axe central 7, qui s'étend jusqu'à une extrémité libre ou extrémité supérieure 8. Cette embase 2 est destinée à être montée dans une position fixe sur une surface de support d'un moteur de véhicule automobile (non représenté). Le capot amovible 3, qui est réalisé dans une matière plastique, comprend, quant à lui, une extrémité supérieure ou tête 9 à partir de laquelle s'étend une paroi annulaire 10 déformable qui se termine par une extrémité inférieure lOa. La paroi annulaire 10 du capot 3 présente un diamètre inférieur à celui de la paroi annulaire 6 de l'embase 2 de manière à s'engager dans cette dernière en délimitant ainsi le volume intérieur 4. Dans l'exemple considéré, le capot 3 est immobilisé sur l'embase 2 par un montage de type baïonnette qui sera décrit plus en détail dans la suite de la description. Le boîtier de filtre 1 comprend également un joint d'étanchéité 11 adapté pour être disposé et comprimé entre la paroi annulaire 10 du capot 3 et la paroi annulaire 6 de l'embase 2 afin d'éviter toute fuite du liquide à filtrer par l'élément filtrant dans les zones de liaison des parois annulaires 6, 10 de l'embase 2 et du capot 3. Suivant le type de montage choisi pour fixer de manière amovible le capot sur l'embase, tel que le montage à baïonnette, le montage à encliquetage ou bien le montage par des vis axiales traversant le capot et l'embase, les capots réalisés en matière plastique ou plus exactement leurs parois annulaires sont susceptibles d'être soumises à des déformations radialement intérieures dues à la pression du liquide régnant dans le volume intérieur 4 du boîtier 1. En effet, lorsque certaines zones de la paroi annulaire 10 du capot, situées au-dessus du joint d'étanchéité 11, ont tendance à se déformer vers l'extérieur sous l'effet de la pression du liquide, ces zones tendent à déformer d'autres zones de la paroi annulaire du capot, situées au-dessous du joint d'étanchéité, vers l'intérieur en éloignant ainsi les surfaces d'appui du joint d'étanchéité l'une de l'autre. Afin de pallier ces déformations de la paroi annulaire 10 du capot, susceptibles de provoquer des pertes d'efficacité du joint d'étanchéité 11, la paroi annulaire 6 de l'embase présente une surface d'appui 61 pour le joint d'étanchéité qui présente une portion 61a sensiblement tronconique et orientée radialement vers l'intérieur tandis que la paroi annulaire 10 du capot 3 présente une surface d'appui 101 adaptée pour comprimer le joint d'étanchéité 11 axialement et radialement contre ladite portion tronconique 61a de la surface d'appui 61 de l'embase 2. Afin d'assurer une compression à la fois radiale et axiale suffisante du joint d'étanchéité 11 sur la portion tronconique 61a de la paroi annulaire 6 de l'embase 2, la surface d'appui 101 du capot 3 comprend un épaulement à bord droit lOla compris dans un plan radial et disposé en regard de la portion tronconique 61a de l'embase 2. Cet épaulement à bord droit lOla est délimité radialement vers l'intérieur par une face axiale lOlb qui comprime également le joint d'étanchéité 11 radialement contre la portion tronconique 61a et contre une face axiale 61b de la surface d'appui 61 de la paroi annulaire 6 de l'embase 2. Ainsi, lorsque certaines zones de la paroi annulaire du capot 3 se déforment radialement vers l'intérieur sous l'effet de la pression du liquide en écartant radialement l'une de l'autre les faces d'appui axiales 61b et 101b de l'embase 2 et du capot 3 et en supprimant au moins partiellement la composante d'étanchéité axiale du joint d'étanchéité, ce dernier assure toujours l'étanchéité radiale par le biais de la compression axiale exercée par l'épaulement à bord droit lOla sur la portion conique 6la de la surface d'appui 61 de l'embase 2. Cette étanchéité radiale qui est maintenue malgré le déplacement relatif des surfaces d'appui 61 et 101, ne provoque pas d'effet de cisaillement sur le joint d'étanchéité 11. Afin que la portion tronconique 61a de la surface d'appui 61 permette au joint d'étanchéité d'assurer une étanchéité radiale et/ou axiale, cette portion tronconique présente une pente ayant un angle compris entre 30 et 60 par rapport à l'axe central 7, et de préférence entre 40 et 500. Comme on peut le voir sur la figure 4, la surface du joint d'étanchéité annulaire 11, destinée à être en contact avec la portion tronconique 61a de la surface d'appui 61 de l'embase 2, peut également comprendre une portion tronconique inférieure lia de forme et de pente complémentaires de celles de la surface d'appui 61. De plus, le joint d'étanchéité peut également comprendre une portion tronconique supérieure llb afin d'éviter que lors de la compression du joint d'étanchéité entre l'embase et le capot, celui-ci ne soit détérioré par coincement entre le bord droit de l'épaulement 0lla et la face axiale 61b de l'embase 2. Par ailleurs, la présence des deux portions tronconiques lia et 11b, lorsqu'elles sont de pente identique, permet de positionner le joint d'étanchéité sans imposer de sens de montage. Les deux portions tronconiques inférieure lla et supérieure llb du joint d'étanchéité sont reliées entre elles par une portion plane lic destinée à être en appui contre la face axiale 61b de la surface d'appui 61 de l'embase 2. Par ailleurs, le bord périphérique interne du joint d'étanchéité peut être formé par une face plane axiale lld destinée à venir en contact contre la face plane axiale 0llb du capot 3, le joint d'étanchéité venant alors en butée contre l'épaulement à bord droit 10la. Bien entendu, l'utilisation d'un joint torique à section circulaire (non représenté) peut également convenir pour assurer l'étanchéité radiale et axiale entre l'embase 2 et le capot 3. De même, la portion tronconique qui porte le joint d'étanchéité peut également être réalisée sur la surface d'appui de la paroi annulaire 10 du capot 3 et dans ce cas l'épaulement à bord droit sera directement réalisé sur la paroi annulaire 6 de l'embase 2. Comme il a été indiqué précédemment, les parois annulaires 6 et 10 de l'embase 2 et du capot 3 sont adaptées pour coopérer par un montage à baïonnette. On cherche ici à rendre ce capot 3 facilement démontable à la main sans que ne soit remis en cause l'étanchéité du boîtier. A cet effet: - la face interne 62 de la paroi annulaire 6 (figure 1) de l'embase 2 comprend, sur sa partie située au-dessus de la portion tronconique 61a destinée à porter le joint d'étanchéité 11, deux tronçons 12, diamétralement opposés, faisant saillie radialement vers l'intérieur et qui comprennent chacun un rebord axial 13 qui s'étend parallèlement à l'axe central 7 et un rebord radial 14 sensiblement perpendiculaire au rebord axial 13. Les rebords radial 14 et axial 13 confèrent aux portions 12 une forme en L, ces rebords radial 14 et axial 13 délimitent en outre partiellement le contour d'évidements traversants 17 réalisés sur la paroi annulaire 6 de l'embase 2. Comme on peut le voir sur les figures 5 à 7, chaque rebord radial 14 des tronçons 12 comprend, sur l'une de ses extrémités, une rampe de guidage 14a qui fait saillie axialement vers le bas de l'embase 2 et qui délimite, par ailleurs, avec une surface d'appui 14b du rebord radial 14 qui lui est associé, un bossage 14c destiné à fournir un blocage angulaire qui sera décrit plus en détail dans la suite de la description. La face interne 62 de la paroi annulaire 6 de l'embase 2 comprend également deux nervures radiales 15, diamétralement opposées, qui font saillie radialement vers l'extérieur en étant interposées chacune entre les deux tronçons-12. Ces nervures 15 sont pourvues d'une surface d'appui inférieure b. Ces nervures radiales 15 délimitent le pourtour supérieur d'évidements 18 réalisés sur la paroi annulaire 6 de l'embase; - le capot 3 comprend, quant à lui, sur la face externe 102 de sa paroi annulaire 10, quatre tenons 16 qui font saillie vers l'extérieur et qui sont dimensionnés de façon à être introduits axialement avec faible jeu à l'intérieur de la paroi annulaire 6 de l'embase et, plus précisément, dans les portions 62a de la face interne 62 délimitées chacune par un tronçon 12 et une nervure 15 adjacents. Les tenons 16 sont introduits axialement dans les portions 62a de la paroi annulaire 6 de l'embase 2 jusqu'à ce que le joint d'étanchéité 11, disposé contre l'épaulement à bord droit lOla de la paroi annulaire 10 du capot 3 (figure 3), arrive en butée contre la portion tronconique 61a de la paroi annulaire 6 de l'embase. Lorsque le joint d'étanchéité est en butée contre la surface d'appui 61 de l'embase 2, les tenons 16 du capot 3 se présentent sensiblement en regard des rampes de guidage 14a des rebords radiaux 14 des tronçons 12 de ladite embase 2. Le capot 3 est ensuite tourné autour de l'axe central 7 de manière à ce que les tenons 16 du capot viennent en appui contre les rampes de guidage 14a de l'embase 2. Ces rampes de guidage 14a provoquent alors le déplacement axial desdits tenons 16 et de l'ensemble du capot 3 de sorte que la surface d'appui 101 de la paroi annulaire 10 se déplace axialement contre la surface d'appui 61 de la paroi annulaire 6 de l'embase en comprimant ainsi le joint d'étanchéité 11 à l'encontre de -son effort de rappel. Ce déplacement angulaire du capot 3 est poursuivi jusqu'à ce que chaque tenon 16 coopérant avec un tronçon 12 finisse sa course sur la rampe du guidage 14a qui lui est associée et dès que lesdits tenons ne sont plus en contact avec les bossages 14c des rebords radiaux 14, la détente élastique du joint d'étanchéité repousse alors les tenons 16 contre les surfaces d'appui 14b et 15b des tronçons 12 et des nervures 15. L'élasticité du joint d'étanchéité 11 est suffisante pour bloquer le montage, en repoussant chaque tenon 16 contre les surfaces d'appui 14b des rebords radiaux 14, les bossages 14c assurant alors le blocage angulaire desdits tenons 16 en coopérant avec les rebords axiaux 13 qui forment également des butées de fin de course pour le déplacement angulaire des tenons 16. Pour démonter le capot 3, il suffit de procéder à la suite d'opération inverses de celle précédemment décrite. En d'autres termes, on commence par repousser axialement le capot 3 en direction de l'embase 2, ce qui comprime le joint d'étanchéité contre les surfaces d'appui 61, 101 de l'embase 2 et du capot 3 et rend possible un déplacement angulaire des tenons 16 en sens inverse du précédent. Dès que ce déplacement angulaire est suffisant pour avoir décalé complètement les tenons 16 par rapport aux tronçons 12, on dégage axialement la paroi annulaire 10 du capot ce qui sépare complètement le capot 3 de l'embase 2. Ainsi, le joint d'étanchéité, en plus d'assurer l'étanchéité de la liaison entre l'embase et le capot, assure également le blocage du montage du capot par rapport à l'embase en sollicitant un écartement axial entre l'embase et le capot ce qui se traduit par une sollicitation des tenons 16 contre les tronçons 12 et les nervures 15 de l'embase. On comprend que l'élasticité ou l'effet ressort du joint d'étanchéité peut être utilisé(e) indépendamment de la présence de la portion tronconique de la surface d'appui de l'embase. En effet, la surface d'appui de l'embase peut également être comprise dans un plan radial ou tout autre plan permettant une compression et une déformation élastique du joint d'étanchéité lors du déplacement axial du capot vers l'embase, cette déformation du joint d'étanchéité se traduisant, par la suite, par un écartement axial entre le capot et l'embase provoquant ainsi un blocage du montage de l'ensemble embase/capot. De même, le capot peut également dans ce cas être réalisé en métal et sa paroi annulaire ne doit pas être nécessairement déformable. REVENDICATIONS 1. Boîtier de filtre (1) à liquide pour moteur à combustion interne comprenant: - une embase (2) dotée d'une paroi annulaire (6) présentant un axe central (7) et munie d'une extrémité libre (8), - un capot (3) doté d'une tête (9) à partir de laquelle s'étend une paroi annulaire (10) déformable qui est adaptée pour s'engager dans la paroi annulaire (6) de l'embase (2) pour délimiter avec celle-ci un volume intérieur creux (4) qui est destiné à recevoir un élément filtrant (5) interposé entre une entrée (E) et une sortie (S) de liquide, le capot (3) étant adapté pour se fixer de façon amovible sur l'embase (2), l'enlèvement du capot permettant le remplacement de l'élément filtrant (5), - un joint d'étanchéité annulaire (11) adapté pour être disposé entre des première et deuxième surfaces d'appui annulaires (61,101) pour assurer l'étanchéité du boîtier (1) après montage du capot, - l'une (61) des première et deuxième surfaces d'appui appartenant à la paroi annulaire (6) de l'embase (2) et l'autre (101) desdites première et deuxième surfaces d'appui appartenant à la paroi annulaire (10) du capot (3), caractérisé en ce que la première surface d'appui (61) présente une portion sensiblement tronconique (61a) et orientée radialement vers l'intérieur, la deuxième surface d'appui (101) étant adaptée pour comprimer le joint d'étanchéité (11) axialement et radialement contre la portion tronconique (61a) de la première surface d'appui (61). 2. Boîtier selon-la revendication 1, dans lequel la deuxième surface d'appui (101) comprend un épaulement à bord droit (10la) compris dans un plan radial et disposé en regard de la portion tronconique (61a) de la première surface d'appui (61). 3. Boîtier selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, dans lequel la portion tronconique (61a) de la première surface d'appui (61) présente un angle compris entre 30 et 60 par rapport à l'axe central. 4. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion tronconique (61a) de la première surface d'appui (61) présente un angle compris entre 40 et 50 par rapport à l'axe central 5. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface du joint d'étanchéité (11), destinée à être en contact avec la portion tronconique (61a) de la première surface d'appui (61), comprend également une portion tronconique (11a)de forme complémentaire de celle de la première surface d'appui (61). 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les première (61) et deuxième (101) surfaces d'appui appartiennent respectivement aux parois annulaires (6,10) de l'embase (2) et du capot (3). 7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capot (3) est en matière plastique. 8. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'embase (2) est en métal. 9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les parois annulaires (6, 10) de l'embase (2) et du capot (3) sont adaptées pour coopérer par un montage à baïonnette, un organe à effet ressort étant interposé entre lesdites parois annulaires (61-10) de l'embase (2) et du capot (3) pour solliciter un écartement axial entre l'embase et le capot. 10. Boîtier selon la revendication 9, dans lequel l'organe à effet ressort est constitué par le joint d'étanchéité (11). 11. Boîtier selon la revendication 10, dans lequel la paroi annulaire (6) de l'embase (2) comprend au moins un rebord radial interne (14) disposé sensiblement parallèlement entre l'extrémité libre (8) et la surface d'appui (61) de l'embase (2), ledit rebord radial (14) présentant, sur sa face disposée en regard de la surface d'appui (61) de l'embase (2), une rampe de guidage (14a) et une surface d'appui (14b) qui délimitent entre elles un bossage (14c), en ce que la paroi annulaire (10) du capot (3) comprend au moins un tenon (16) dimensionné pour être introduit axialement avec faible jeu à l'intérieur de la paroi annulaire (6) de l'embase (2), ledit tenon (16) étant propre à coopérer avec la rampe de guidage (14a), suivant une rotation du capot autour de l'axe central (7), pour déplacer axialement la surface d'appui (101) de la paroi annulaire (10) du capot (3) contre la surface d'appui (61) de la paroi annulaire (6) de l'embase (2), le bossage (14c) dudit rebord radial (14) étant adapté pour coopérer avec des moyens de blocage angulaire supplémentaires pour bloquer angulairement le tenon (16) lorsque le capot est mis en place. 12. Boîtier selon la revendication 11, dans lequel les moyens de blocage angulaire comprennent un rebord axial interne (13) présentant une première extrémité reliée au rebord radial interne (14) et une deuxième extrémité qui s'étend en direction de la surface d'appui (61) de l'embase (2).