Brevet FR2921845A1 — publié le 20090410

Domaine de l'invention La présente invention concerne un filtre à air à tiroir pour le système d'alimentation d'un moteur à combustion interne, comprenant un boîtier recevant un tiroir chargé d'un élément filtrant formé d'un filtre principal et d'un préfiltre sur sa face exposée à l'air entrant par la cuve délimitant la chambre d'entrée pour sortir filtré par la chambre de sortie dans le couvercle, l'élément filtrant ayant, sur sa face tournée vers le couvercle, un joint périphérique assurant l'étanchéité entre l'entrée et la sortie au-delà de l'élément filtrant. Etat de la technique On connaît déjà un filtre à air à tiroir. Un tel filtre a l'avantage de simplifier le changement de l'élément filtrant : alors que dans le filtre classique, il faut enlever le couvercle pour extraire l'élément filtrant, le remplacer et ensuite refermer le couvercle, cette opération est simplifiée dans le cas d'un filtre à tiroir puisqu'il suffit de tirer le tiroir, d'enlever l'élément filtrant du tiroir, le remplacer et refermer le tiroir ce qui met l'élément filtrant en place. Un filtre à tiroir utilise un élément filtrant identique à ceux des filtres classiques connus par exemple selon le document DE 43 40 094 qui décrit un filtre comportant un élément filtrant formé d'un filtre principal et d'un préfiltre. Un élément filtrant est également connu selon le document DE 195 09 825. Un tel élément filtrant connu a un préfiltre couvrant le face exposée à l'entrée d'air du filtre principal de l'élément filtrant. Lorsque cet élément filtrant est placé dans la cuve d'un filtre à air classique, il est pris en sandwich par le couvercle qui le comprime dans la cuve en pressant le préfiltre contre une nervure bordant la cuve près de son point bas. Le mouvement de compression est automatique puisque découlant naturel- lement du mouvement de compression produit suivant la même direction par la fermeture du couvercle. Mais le mouvement de fermeture d'un filtre à tiroir ne se fait pas de la même manière : le couvercle est solidaire de la cuve et le tiroir, en se refermant, presse l'élément filtrant contre le bord supérieur de ce qui serait le couvercle d'un filtre classique ; de ce fait, le préfiltre n'est pas comprimé contre la nervure de sorte que l'eau déposée sur et dans le pré-filtre ne s'évacue pas. Ainsi, ces filtres à tiroir, bien que d'une utilisation pratique, ont l'inconvénient de ne pas permettre une séparation efficace de l'eau chargeant l'air arrivant dans le filtre ; cette eau encombre peu à peu le filtre principal et créée une perte de charge importante de l'air d'alimentation, se traduisant par une réduction de rendement du moteur et accélérant l'usure de l'élément filtrant. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un filtre à air à tiroir, du type défini ci-dessus, évitant l'accumulation de l'eau dans l'air à filtrer, dans la partie principale de l'élément filtrant et permettant l'évacuation efficace et régulière de l'eau séparée de l'air au niveau du pré-filtre. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un filtre à air à 15 tiroir du type défini ci-dessus caractérisé en ce que - l'élément filtrant est formé d'un filtre principal revêtu sur sa face infé- rieure d'entrée d'air par le préfiltre débordant au moins sur son côté, - l'élément filtrant est incliné dans le sens descendant par rapport à l'horizontale en position installée, le côté de l'élément sur lequel dé- 20 borde le préfiltre étant à l'avant en position basse dans le sens d'introduction du tiroir, - l'emplacement du tiroir et de son élément filtrant dans le boîtier est bordé à l'avant en position basse par une nervure formant un bord d'appui pour comprimer localement le bord avant inférieur du préfiltre 25 lorsque le tiroir est enfoncé dans le boîtier pour séparer et évacuer l'eau ruisselant sur la face extérieure du préfiltre. Ainsi, le mouvement d'engagement du filtre dans le boîtier crée un double effet : celui d'appliquer le joint de dessus de l'élément filtrant contre le boîtier, dans la direction perpendiculaire à celle du mou- 30 vement du tiroir et celui de comprimer le bord avant du préfiltre contre la nervure en fin de course d'enfoncement du tiroir. Ainsi, cette structure du filtre, c'est-à-dire du boîtier et de l'élément filtrant, permet d'éliminer efficacement l'eau de condensation ou en suspension dans l'air à filtrer, évitant que cette eau n'atteigne la partie principale du filtre et ne l'encombre. 35 Cela permet un fonctionnement plus efficace du filtre avec une réduction de la perte de charge en cas d'air chargé d'humidité. Globalement, on augmente ainsi le rendement du moteur alimenté en air à travers ce filtre. La durée d'utilisation du filtre est également améliorée car la partie principale du filtre n'étant pas mouillée, elle reste efficace plus longtemps puisque les poussières retenues par cette partie principale ne s'agglutinent pas sous la forme de boues dans la partie principale. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le boîtier comporte une chambre de collecte d'eau dans laquelle arrive l'eau du pré-filtre, cette chambre de collecte munie d'une sortie d'eau étant séparée de la chambre d'entrée. Le cloisonnement séparant la chambre d'entrée d'air à filtrer de la zone dans laquelle arrivent les gouttes d'eau coulant le long des parois ou de la face inférieure du préfiltre, constitue une chambre de collecte d'eau, distincte de la chambre d'entrée de sorte que la circulation de l'air dans la chambre d'entrée ne perturbe pas la collecte d'eau qui se fait dans un volume tranquillisé, ce qui rend la séparation de l'eau encore 15 plus efficace. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la chambre de collecte d'eau est formée en partie basse de la cuve, séparée de la chambre d'entrée par une cloison portant la nervure contre laquelle s'appuie l'arête avant inférieure du préfiltre. 20 Il est particulièrement intéressant que le filtre principal soit bordé sur deux côtés opposés par le préfiltre de sorte que l'élément filtrant peut se placer suivant une orientation quelconque dans le cadre. Suivant une autre caractéristique, l'élément filtrant est placé dans un cadre venant dans le tiroir et le filtre principal est bordé sur 25 son bord supérieur, par un joint périphérique débordant partiellement du contour du filtre principal pour s'appuyer sur un épaulement périphérique homologue du cadre et venir en position installée contre une surface d'appui bordant la chambre de sortie d'air dans le couvercle. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le cadre a 30 au moins trois côtés, deux côtés longitudinaux et le côté arrière formés avec un retour pour soutenir l'élément filtrant et son côté avant est réduit pour dégager l'accès au préfiltre et permettre son contact avec la nervure. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 35 détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un filtre à air à tiroir pour moteur à combustion interne, représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical du filtre à tiroir et l'élément filtrant en position de fonctionnement, - la figure lA est une vue de détail de la partie avant du tiroir avec le filtre et le préfiltre en appui contre la nervure de la cuve du boîtier, - la figure 2 est une vue éclatée du tiroir et de l'élément filtrant, - la figure 2A est une vue de détail de l'avant du filtre selon la fi- gure 2, - la figure 3 est une vue en perspective de l'élément filtrant ? - la figure 4A est une vue en coupe schématique du boîtier, - la figure 4B est une vue en coupe schématique du filtre et du tiroir. Description d'un mode de réalisation Selon la figure 1, l'invention concerne un filtre à air à tiroir d'un moteur à combustion interne, formé d'un boîtier 1 recevant un tiroir 2 muni d'un élément filtrant 3. En position installée, c'est-à- dire la position de fonctionnement, comme celle représentée à la figure 1, le tiroir 2 et l'élément filtrant 3 sont inclinés par rapport à la direction horizontale HH. Par convention, l'avant du tiroir 2 est son extrémité engagée dans le boîtier 1, située à gauche de la figure 1. Le boîtier 1 est formé par une partie inférieure, la cuve 11, et une partie supérieure, le couvercle 12 ; le boîtier 1 définit une chambre d'entrée 13 pour l'air à filtrer, dans la cuve 11 et une chambre de sortie 14 de l'air filtré, dans le couvercle 12. La chambre d'entrée 13 est reliée à un embout non représenté, sur lequel est raccordé un tube d'arrivée d'air et la chambre de sortie 14 est reliée à un embout non représenté, raccordé au collecteur d'admission d'air du moteur. La cuve 11 comporte une cloison 111 délimitant la chambre d'entrée 13 d'air correspondant au volume situé sous l'emplacement de l'élément filtrant 3. Au-delà de la chambre d'entrée 13 d'air, la cuve 11 forme une chambre de collecte de l'eau 15. La cloison 111 se poursuit en partie supérieure par une nervure 112 avec un bord d'appui pour l'élément filtrant 3. L'extrémité inférieure de la chambre de collecte d'eau 15 se termine par un embout 16 constituant la sortie de l'eau séparée dans l'élément filtrant 3. Le condensat et les gouttelettes d'eau chargeant l'air entrant, se déposent sur les parois de la cuve 11 et contre la face infé-rieure de l'élément filtrant 3 pour glisser le long des parois et de cette face, puis descendre dans la chambre de collecte 13 de la cuve 11 pour être évacués. Le logement de l'élément filtrant 3 dans le boîtier 1 débouche en partie haute par une ouverture ; il est bordé sur ses deux côtés, par un rail 113 pour le tiroir 2 ; à l'emplacement de l'élément filtrant 3, le couvercle 12 a un bord d'appui 121 pour réaliser une séparation étanche en coopération avec le joint 33 de l'élément filtrant 3, séparant la chambre d'entrée 13 de la chambre de sortie 14. Le passage de l'air à travers l'élément filtrant 3 est indiqué par la flèche A. L'air entrant, chargé de poussières et d'humidité, arrive par en dessous contre la face inférieure du filtre pour sortir vers le haut en ayant traversé l'élément filtrant 3. En position installée avec l'orientation représentée à la figure 1, le tiroir 2 est incliné vers l'avant ; le bord avant de l'élément filtrant 3, à l'opposé de celui voisin de la poignée 23 du tiroir 2 est en position basse et constitue l'arête inférieure 321 venant s'appuyer contre la nervure 112 qui comprime localement le préfiltre 32 lorsque le tiroir 2 est en place, pour favoriser la séparation de l'eau de ruissellement. La nervure 112 et la cloison 111 de la cuve 11 ont pour but de créer deux volumes séparés : - le premier volume est la chambre d'entrée 13 dans laquelle circule l'air à filtrer ; le flux d'air plaque l'eau contre le préfiltre 12 si bien que les gouttes d'eau peuvent s'écouler par gravité vers le point bas de l'élément filtrant (flèche E) ; - le second volume est la chambre de collecte d'eau 15 qui permet à l'eau 25 de s'extraire du préfiltre 32 et de s'écouler dans ce volume 15 sans être perturbée par le flux d'air d'entrée. En position fermée, le tiroir 2 est complètement engagé dans le boîtier 1 ; la poignée 23 du tiroir 2 est accrochée par son bord 231 au bord 114 de l'ouverture du boîtier 1 de manière à ne pouvoir se déta- 30 cher sous l'effet des vibrations. Le boîtier 1 est réalisé en matière plastique moulée et, pour simplifier sa fabrication et notamment le moule, il est formé de plusieurs parties assemblées ensuite. La figure 2 montre le tiroir 2 garni de l'élément filtrant 3 35 muni de son cadre 4, l'élément filtrant 3 n'étant pas encore complètement engagé dans le tiroir 2. Le tiroir 2 est muni de deux côtés 21 pour glisser sur les rails 113 du boîtier 1 et d'une poignée 23 à l'arrière. L'extrémité avant du tiroir 2 qui deviendra l'extrémité inférieure en position installée, est ou-verte. L'élément filtrant 3, est placé dans un cadre 4 entourant sa périphérie sous le joint périphérique 33 bordant la face supérieure de l'élément filtrant 3. Les deux côtés longitudinaux 21 du tiroir 2 ont une section en L avec un retour servant d'appui au tiroir 2 sur les rails 113 du boîtier 1. L'avant du tiroir 2 n'a pas de côté ; l'arrière est muni d'un côté 22 portant la poignée 23 pour l'extraction ou la mise en place du tiroir 2, ainsi qu'un joint périphérique et le bord servant de moyen d'accrochage du tiroir 2 au boîtier 1. Le tiroir 2 reçoit l'élément filtrant 3 par l'intermédiaire de son cadre 4 ; le cadre 4 de l'élément filtrant 3 est seulement tenu latéralement par les côtés 21 du tiroir 2 en permettant un mouvement de 15 translation entre le cadre 4 et le tiroir 2, par exemple à partir de la position représentée à la figure 2 jusque dans la position représentée à la figure 1 pour la mise en place du filtre 3 dans le boîtier. Le cadre 4 est formé de quatre côtés 41, 42 dont la partie supérieure constitue un épaulement périphérique 43 (figure 1) pour sou- 20 tenir le bord de l'élément filtrant 3 par le débordement du joint 33. Les trois côtés 41 du cadre, sauf le côté avant 42, sont munis, en partie basse, d'un retour 411 pour soutenir en périphérie l'élément filtrant 3. Mais le côté avant 42 du cadre qui correspond au point bas du cadre en position installée, est dégagé, sans retour, pour laisser libre l'arête inférieure 321 25 du préfiltre 32 venant en contact avec la nervure 112 de la cloison 111 (figure 2A) La figure 2 laisse apparaître l'arête inférieure 321 de l'élément filtrant 3, qui dépasse en dessous du côté 42 du cadre 4 ; celui-ci entoure l'élément filtrant 3 pour le tenir mais laisse libre cette 30 arête 321. Selon la figure 3, l'élément filtrant 3 représenté sans son cadre 4, est formé d'un filtre principal 31 et d'un préfiltre 32. La face inférieure 311 du filtre principal 31 est couverte par le préfiltre 32 destiné à retenir les plus grosses poussières ou l'eau et aus- 35 si condenser l'eau en suspension dans l'air ou chargeant l'air humide dès l'entrée dans le préfiltre, de façon que l'eau n'encombre pas l'intérieur du préfiltre 32 et surtout le filtre principal 31. Le préfiltre 32 est constitué par une nappe couvrant tout le dessous 311 du filtre principal 31, c'est-à-dire toute la surface traversée par l'air. Le préfiltre 32 couvre également au moins le côté 312 du filtre principal 31 qui est en position basse lorsque le tiroir 2 est installé. Par souci de symétrie et pour permettre d'utiliser l'élément filtrant 3 sans avoir à définir expressément son orientation, les deux côtés opposés 312, 313 du préfiltre 32 sont revêtus en plus de la face inférieure 311de sorte que l'élément filtrant 3 peut être placé dans le cadre 4 et dans le tiroir 2 avec une orientation dans l'une ou l'autre direction sachant que sa forme rectangulaire interdit de le placer dans le tiroir 2 dans une autre orientation que la direction D. Cette orientation correspond à la direction parallèle au plan de la figure 1 (la flèche D représente la direction longitudinale dans les figures 1 à 3). Le dessus 314 du filtre principal 31 est bordé par le joint périphérique 33 à section sensiblement triangulaire, de préférence en une mousse de polyuréthane dépassant par sa base 331, du contour du filtre principal 31 auquel il est fixé, pour s'appuyer sur l'épaulement périphérique 43 du cadre 4. Cet appui permet de comprimer le joint périphérique 33 lorsque l'élément filtrant 3 et le tiroir 2 sont mis en place dans le boîtier 1 (figure 1). Aux figures 2 et 3, le joint 33 n'est pas comprimé alors qu'il l'est à la figure 1. Cette compression du joint 33 est réalisée par le tiroir 2 : l'élément filtrant 3 est mis en place dans le boîtier 1 en étant, le cas échéant, partiellement soutenu par le tiroir 2 dans une position rela- tive par rapport au tiroir 2 comme celle représentée à la figure 2 ; puis, on enfonce le tiroir 2 entre les rails 113 et l'élément filtrant 3 déjà dans sa position représentée à la figure 1. Le tiroir 2 fonctionne comme un coin qui soulève le cadre 4 pour appliquer le joint périphérique 33 et l'écraser partiellement contre le bord d'appui 121 du couvercle 12, réalisant l'étanchéité par rapport au couvercle 12 du boîtier 1. Ce mouvement de soulèvement du cadre 4 par le tiroir 2 n'agit pas sur le filtre principal 31 ni sur le préfiltre 32. Ce dernier 32 a simplement son arête inférieure comprimée contre la nervure 112par l'enfoncement du tiroir 2. Pour le démontage de l'élément filtrant 3 et son remplace- ment, on extrait d'abord partiellement au moins le tiroir 2 pour débloquer l'élément filtrant 3 puis, on extrait et on remplace cet élément filtrant 3. La vue schématique de la figure 4A montre le boîtier formé de ses deux parties, la cuve 11 et le couvercle 12, assemblés par des moyens de liaison non détaillés. Cette figure laisse apparaître le rail 113 de la cuve ainsi que l'ouverture 114 par laquelle s'introduit le tiroir. Les autres éléments ont déjà été décrits ci-dessus. La figure 4B montre une vue schématique du tiroir 2 chargé du filtre 3 laissant apparaître le cadre 4 entourant le filtre 3 et le soutenant par l'appui du joint 33 du filtre. Cette vue en coupe laisse également apparaître l'arête avant 321 du préfiltre 32. io Liste des références 1- Boîtier 11- Cuve 111- Cloison 112- Nervure 113- Rail 114- Bord 12- Couvercle 121- Bord d'appui 13-Chambre d'entrée 14- Chambre de sortie 15- Chambre de collecte d'eau 16-Embout 2- Tiroir 21- Côté 22- Côté arrière 23- Poignée 231- Bord de la poignée 24- Joint périphérique 3- Elément filtrant 31- Filtre principal 311- Face inférieure 312- Côté 313- Côté 314- Dessus 32- Préfiltre 321-Arête inférieure 33- Joint périphérique 4- Cadre 41- Côté 411- Retour 42-Côté 43- Epaulement périphérique REVENDICATIONS 1 °) Filtre à air à tiroir pour le système d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne, comprenant un boîtier (1) recevant un tiroir chargé d'un élément filtrant (3) formé d'un filtre principal (31) et d'un préfiltre (32) sur sa face exposée à l'air entrant par la chambre d'entrée (13) de la cuve (11) pour sortir filtré par la chambre de sortie (14) dans le couvercle (12), l'élément filtrant (3) ayant, sur sa face tournée vers le couvercle (12), un joint périphérique (33) assurant l'étanchéité entre l'entrée et la sortie au-Io delà de l'élément filtrant (3), caractérisé en ce que - l'élément filtrant (3) est formé d'un filtre principal (31) revêtu sur sa face inférieure (311) d'entrée d'air par le préfiltre (32) débordant au moins sur un côté (312), 15 - l'élément filtrant (3) est incliné dans le sens descendant par rapport à l'horizontale (HH) en position installée, le côté (312) de l'élément (3) sur lequel déborde le préfiltre (32) étant à l'avant en position basse dans le sens d'introduction du tiroir (2), - l'emplacement du tiroir (2) et de son élément filtrant (3) dans le bol- 20 tier (1) est bordé à l'avant en position basse, par une nervure (112) formant un bord d'appui (121) pour comprimer localement le bord avant inférieur (321) du préfiltre (32) lorsque le tiroir (2) est enfoncé dans le boîtier (1) pour séparer et évacuer l'eau ruisselant sur la face extérieure du préfiltre (32). 25 2°) Filtre à air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (1) comporte une chambre de collecte d'eau (15) recevant l'eau du préfiltre (32) et munie d'une sortie d'eau (16), cette chambre de col-30 lecte (15) étant séparée de la chambre d'entrée (13). 3°) Filtre à air selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de collecte d'eau (15) est formée en partie basse de la 35 cuve (11), séparée de la chambre d'entrée (13) par une cloison (111) portant la nervure (112) contre laquelle s'appuie l'arête avant inférieure (321) du préfiltre (32). 4°) Filtre à air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre principal (31) est bordé sur deux côtés opposés (311, 312) par le préfiltre (32). 5°) Filtre à air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément filtrant (3) est placé dans un cadre (4) venant dans le tiroir (2) et le filtre principal (31) est bordé sur son bord supérieur, par un joint péri- phérique (33) dépassant partiellement du contour du filtre principal (31) pour s'appuyer sur un épaulement périphérique (43) homologue du cadre (4) et venir en position installée contre une surface d'appui (121) bordant la chambre de sortie (14) d'air dans le couvercle (12). 6°) Filtre à air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cadre (4) est muni sur au moins trois côtés, deux côtés (41) longitudinaux et le côté arrière, d' un retour (411) pour soutenir l'élément filtrant (3) et son côté avant (42) est réduit pour dégager l'accès au préfiltre (32) et permettre son contact avec la nervure (112).