Brevet FR2930898A1 — publié le 20091113

Domaine de l'invention La présente invention concerne un élément de filtre notamment pour un moteur à combustion interne ayant un milieu filtrant plié, en particulier suivant une forme en zigzag, de préférence coaxial, ayant au moins un disque d'extrémité prévu sur l'une de ses faces frontales, le disque d'extrémité ayant une ouverture et la face frontale de l'élément de filtre ayant solidairement une installation de fixation et un joint élastique périphérique, entourant l'ouverture séparément de l'installation de fixation. L'invention concerne également un système de filtre équipé d'un tel élément de filtre. Etat de la technique De tels éléments de filtre et systèmes de filtre sont utilisés pour filtrer des liquides ou des fluides à l'état gazeux. Selon le document DE 103 54 315 Al, on connaît un élément de filtre ayant un milieu filtrant plié en zigzag sous forme coaxiale, avec un disque d'extrémité installé au niveau de la face frontale en une matière thermoplastique. Le disque d'extrémité a une ouverture. La face frontale de l'élément de filtre comporte une installation de fixation du côté de l'élément sous la forme d'un bec d'accrochage et un joint périphérique entourant l'ouverture ; il est distinct du bec d'accrochage, et se présente sous la forme d'une masse élastique installée solidairement. L'élément de filtre est stabilisé par un tube central intégré. De façon connue, les inserts de filtre pour des filtres à air, à huile, à carburant et à eau doivent être remplacés après un certain temps d'utilisation. Dans le cas du filtre à air, selon l'apparition de la poussière, le temps d'utilisation peut être de quelques jours seulement (machines de chantier de construction) jusqu'à plusieurs mois. Précisément, dans le cas d'un remplacement fréquent des éléments de filtre, l'étanchéité et la fixation de l'élément de filtre dans le boîtier, de manière pliable et par un procédé sécurisé, constituent des éléments importants. L'étanchéité et la fixation doivent résister à la température et à la pression. De même pour des installations ou des dispositifs exposés à de fortes vibrations ou secousses, l'étanchéité et la 2 fixation de l'élément de filtre doivent être assurées. En même temps, l'élément de filtre doit pouvoir se remplacer simplement. But de l'invention A cet effet, la présente invention a pour but de développer un élément de filtre et un système de filtre assurant une étanchéité optimale et fiable entre le côté non filtré et le côté filtré du milieu filtrant, tout en permettant de remplacer l'élément de filtre d'une manière aussi simple que possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un élément de filtre du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le joint comporte une zone venant axialement en saillie par rapport au milieu filtrant, cette zone s'élargissant et/ou se comprimant dans la direction radiale et soutenant de manière étanche le joint contre une rainure de boîtier ou une paroi d'un boîtier de filtre recevant l'élément de filtre. L'un des avantages de l'invention est que le joint vient axialement en saillie par rapport à la face frontale et il est mobile librement dans la direction radiale sans être limité par le bord des disques d'extrémité comme cela est par exemple le cas d'un joint appliqué étroitement et de façon directe contre le disque d'extrémité. Grâce à la séparation de l'installation de fixation et du joint, on peut les réaliser de façon optimale pour chaque application ce qui permet d'avoir globalement une fonction optimale de fixation et d'étanchéité. Le joint peut également avoir une forme relativement mince qui est très souple ce qui est avantageux pour d'éventuels faibles efforts de montage et se traduit par des tolérances de montage aussi grandes que possible. L'installation de fixation peut avoir une solidité optimale indépendamment de l'étanchéité sans que cela ne détériore la fonction de diffusion. Une telle installation de fixation garantit la fixation de l'élément de filtre sur ou dans le boîtier de filtre sans que cette fixation ne s'ouvre sous l'effet des vibrations. Le joint et l'élément de fixation peuvent être préassemblés solidairement à l'élément de filtre pour qu'ils soient fixés en toute sécurité lors du montage de l'élément de filtre dans le boîtier de filtre. Grâce à son effet d'étanchéité optimum, l'élément de filtre peut être utilisé pour des liquides et/ou des gaz et sa fixation 3 optimale dans le boîtier est assurée pour des filtres à air, à huile, à carburant ou à eau dans des applications industrielles et des applications au domaine automobile. Selon un mode de réalisation avantageux, le joint comporte au moins une rainure d'accrochage partiellement périphérique et une nervure d'accrochage coopérant avec la rainure d'accrochage ou d'enclipsage ou une rainure d'accrochage ou d'enclipsage de la rainure du boîtier ou de la paroi du boîtier de filtre. Cela permet d'obtenir de manière simple une fixation du joint au boîtier de filtre pour que même des éléments sollicités par des vibrations, cela complique l'éjection du joint par glissement et améliore ainsi la fonction d'étanchéité. Selon une variante de réalisation, le joint a une forme conique dans la direction axiale. Sa forme conique facilite l'installation du joint dans la rainure ou contre la paroi du boîtier. De plus, la force d'étanchéité exercée par la tension du joint lors de son extension ou de sa compression au cours de la fixation à la rainure ou à la paroi du boîtier augmente avec le degré de chevauchement du joint et de la rainure ou avec la paroi du boîtier ce qui améliore l'effet d'étanchéité. De manière avantageuse, l'installation de fixation et/ou le joint sont fixés au disque d'extrémité. Si à la fois l'installation de fixation et aussi le joint sont fixés au disque d'extrémité, cela simplifie considérablement le procédé de fabrication. Le joint peut alors être fondu sur le disque d'extrémité sous la forme d'une matière plastique souple en jouant le rôle de support. L'installation de fixation peut être moulée en une seule pièce sur le disque d'extrémité ou être collée, soudée ou reliée à celui-ci par fusion. Le disque d'extrémité et l'installation de fixation sont de préférence réalisés dans des matières ou des mélanges de matières qui définissent une forme et restent néanmoins suffisamment souple sous l'effet des contraintes thermiques et mécaniques élevées, pour garantir les tolérances requises. De façon idéale, les matières du disque d'extrémité de l'installation de fixation sont très résistantes aux températures élevées, mécaniquement stables et souples et déformables seulement dans des conditions limitées. Le disque d'extrémité et/ou l'installation de fixation peuvent comporter un 4 renforcement de fibres de verre assurant une stabilisation supplémentaire. L'installation de fixation et/ou le joint peuvent avantageusement être fixés au tube central de l'élément de filtre, et ainsi l'installation de fixation et/ou le joint peuvent être fixés au tube central de façon séparée du disque d'extrémité. Le disque d'extrémité et le tube central peuvent en outre être constitués par un seul ensemble ce qui simplifie considérablement le procédé de fabrication et augmente la solidité de l'ensemble de l'élément de filtre. Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'installation de fixation peut coopérer par une liaison par la forme et/ou par la friction avec un contour de fixation correspondant du boîtier de filtre. Une liaison par la forme et/ou par la friction, notamment réalisée par deux contours qui s'interpénètrent, constitue une solution particulièrement solide vis-à-vis de l'ouverture accidentelle par exemple sous l'effet des vibrations. Il est particulièrement avantageux de réaliser l'installation de fixation comme partie d'une liaison vissée, enclipsée ou une liaison à baïonnette coopérant avec une pièce complémentaire correspondante du boîtier de filtre. De tels moyens de liaison peuvent être reliés de façon simple et en exerçant une faible force; ils peuvent être ouverts dans les mêmes conditions et restent néanmoins très sûrs contre toute ouverture accidentelle. L'invention concerne également un système de filtre ayant un élément de filtre. Ce système de filtre peut servir à filtrer des fluides notamment dans des applications aux moteurs à combustion interne; ce système comporte un boîtier de filtre, de construction essentiellement coaxiale ainsi qu'une entrée pour assurer l'alimentation du milieu à filtrer notamment de l'air. Le boîtier de filtre comporte une sortie pour évacuer le milieu filtré et dans la zone de la sortie il y a un contour de fixation et un contour d'étanchéité correspondant à l'installation de fixation et au joint. La combinaison de l'installation de fixation avec le contour de fixation et l'installation d'étanchéité avec le contour d'étanchéité permettent de garantir la fonction de fixation et d'étanchéité et de plus, un codage de l'élément de filtre vis-à-vis du boîtier de filtre de sorte qu'il suffit d'installer un élément de filtre fonctionnellement correspondant, adapté à un boîtier de filtre ce qui évite un montage erroné. De manière avantageuse, le contour d'étanchéité 5 comporte une rainure annulaire ou une paroi de boîtier de forme annulaire réalisable de manière simple et correspondant de manière fiable au joint de l'élément de filtre. La rainure annulaire ou la paroi annulaire du boîtier peuvent comporter en variante ou en plus, avantageusement une nervure d'enclipsage et une rainure d'enclipsage et/ou une arête de guidage. La nervure d'enclipsage ou la rainure d'enclipsage peuvent coopérer avec une rainure d'enclipsage correspondante ou une nervure d'enclipsage de l'élément de filtre pour garantir la fixation du joint sur le boîtier. L'arête de guidage permet de faire passer simplement le joint dans la rainure du boîtier de filtre ou sur la paroi du boîtier de filtre pour que l'assemblage de l'installation de joint de l'élément de filtre et du contour de filtre du boîtier de filtre soit simplifié. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le contour de fixation est une partie d'une liaison par filetage, enclipsage ou d'une liaison de type baïonnette, coopérant avec une pièce complémentaire, correspondante, de l'installation de fixation unilatérale de l'élément de filtre. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement une coupe latérale d'un détail d'un système de filtre correspondant à un premier exemple de réalisation, la figure 2 montre schématiquement une coupe latérale d'un détail d'un système de filtre selon un second exemple de réalisation, la figure 3 montre schématiquement une vue latérale en coupe d'un détail d'un système de filtre correspondant à un troisième exemple de réalisation, 6 - la figure 4 montre schématiquement une coupe latérale d'un détail d'un système de filtre correspondant à un quatrième exemple de réalisation. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une partie d'un système de filtre portant globalement la référence 10 correspondant à un premier exemple de réalisation ; cette partie du filtre est représentée en coupe latérale. Le système de filtre 10 réalisé coaxialement suivant un axe géométrique 11 comporte un boîtier 12 logeant un élément de filtre 14. Le système de filtre 10 permet de filtrer l'air aspiré d'un moteur à combustion interne par ailleurs non représenté. Une entrée non représentée conduit l'air à filtrer d'une manière non détaillée à travers un milieu filtrant 16 de l'élément de filtre 14 vers le volume intérieur 18 de l'élément de filtre 14. L'air filtré sort du volume intérieur 18 à travers une sortie 20 du boîtier 12 quittant le système de filtre 10. Le milieu filtrant 16 plié en zigzag est installé coaxialement à l'axe géométrique 11. Les faces frontales de l'élément de filtre 14 sont constituées chacune par un disque d'extrémité. L'un des disques d'extrémité 22 est présenté à la figure 1 ; le disque d'extrémité de la face frontale opposée n'est pas représenté. Le disque d'extrémité 22 a une ouverture 24 coaxiale à l'axe 11. Le milieu filtrant 16 est relié de manière étanche au disque d'extrémité 22 par l'intermédiaire d'une couche d'adhésif 26, élastique. Le disque d'extrémité 22 est en matière plastique mécaniquement solide. La matière du disque d'extrémité 22 est suffisamment souple pour avoir les tolérances de forme, nécessaires, malgré les conditions thermiques et mécaniques régnant dans le système de filtre 10 ; ces tolérances de forme assurent un montage étanche et solide dans le boîtier 12. En outre, le disque d'extrémité 22 et le disque d'extrémité opposé assurent la forme de l'élément filtrant 14 et stabilisent cette forme. Sur le côté du disque d'extrémité 22 à l'opposé du milieu filtrant 16, il y a un cylindre creux 28 coaxial à l'axe 11 et ayant un filetage intérieur entourant l'ouverture 24. Ce cylindre creux est collé ou 7 soudé au disque d'extrémité 22. Le cylindre fileté 28 est de la même matière ou réalisé avec une matière analogue à celle du disque d'extrémité 22. Une paroi frontale 30 du boîtier 12 munie de la sortie 20 comporte un ajutage de boîtier 32 tourné vers l'élément de filtre 14 pour brancher l'élément de filtre 14. L'ajutage de boîtier 32 a une forme cylindrique creuse et il est coaxial à l'axe 11. Sa face périphérique extérieure est munie d'un filetage extérieur qui se visse dans le filetage intérieur du cylindre fileté 28. Le côté du disque d'extrémité 22 à l'opposé de l'élément de filtre 14 comporte en outre un joint 36 en une matière élastique de préférence en un élastomère. Le joint 36 a également la forme d'un cylindre creux et il est installé dans la zone inférieure du cylindre fileté 28, coaxialement à celui-ci. Le côté périphérique radialement intérieur du joint 36 comporte une rainure d'encliquetage 38, périphérique. Lorsque l'élément de filtre 14 est à l'état installé, la rainure d'encliquetage 38 correspond à une nervure d'encliquetage 40 du côté périphérique radialement intérieur d'une rainure de boîtier 42 de l'ajutage de boîtier 32 se présentant sous la forme d'une rainure annulaire périphérique. La rainure de boîtier 42 se trouve dans le côté debout de l'ajutage de boîtier 32 et elle est ouverte en direction de l'élément de filtre 14. Sa position radiale par rapport à l'axe 11 correspond à la position radiale du joint 36. A l'état installé, le côté périphérique radial intérieur du joint 36 est appliqué contre le côté périphérique radial intérieur de la rainure de boîtier 42 en étant sous tension. La fixation de l'élément de filtre 14 au boîtier 12 se fait par vissage du cylindre fileté 28 sur le filetage extérieur 34 de l'ajutage de boîtier 32. Par vissage, le joint 36 glisse par son côté périphérique radial intérieur contre le côté périphérique radial intérieur de la rainure de boîtier 42 et s'expanse dans la direction radiale. Dans la position de fin de course représentée à la figure 1, la nervure d'encliquetage 40 est accrochée dans la rainure d'encliquetage 38 et elle stabilise et bloque ainsi la liaison étanche évitant que le joint 36 ne puisse s'échapper en glissant. 8 Dans un second exemple de réalisation représenté à la figure 2, les éléments analogues à ceux du premier exemple de réalisation représenté et décrit à propos de la figure 1 portent les mêmes références de sorte que pour leur description on se référera aux indications données à propos du premier exemple de réalisation. Le présent exemple de réalisation se distingue du premier exemple de réalisation en ce qu'un joint 36 s'élargit ici suivant une forme conique en direction du bord libre du côté opposé à celui du milieu filtrant 16. Le joint 36 est en outre réalisé dans la même matière que la couche adhésive 26. La couche adhésive 26 est réunie au joint 36 en une seule pièce. On améliore le positionnement et le mouvement du joint 36 dans la position de consigne dans la rainure de boîtier 42 en ce que le côté périphérique intérieur radial de la rainure de boîtier 42 tourné vers le joint 36 comporte une arête de guidage 44 périphérique. Dans le cas de ce second exemple, il n'y a pas de rainure d'encliquetage 38 pour le joint 36 ni de nervure d'encliptage (ou enclipsage) 40 correspondant pour la rainure de boîtier 42 comme dans le premier exemple de réalisation. En vissant l'élément de filtre 14 dans le boîtier 12, le joint 36 glisse sur l'arrête de guidage 44 et s'élargit par ce mouvement. Dans la position de consigne, le joint 36 se situe derrière l'arête de guidage 44 selon le sens d'introduction, en étant appliqué de manière étanche sous contrainte, dans la direction périphérique contre le côté périphérique radial intérieur de la rainure 42 du boîtier. Dans un troisième exemple de réalisation représenté à la figure 3, on a utilisé les mêmes références que celles des éléments du premier exemple de réalisation représenté à la figure 1 et décrit ci-dessus de sorte que pour leur description, on se reportera aux indications données à propos du premier exemple de réalisation. Cet exemple de réalisation se distingue du premier exemple de réalisation en ce que pour stabiliser le volume intérieur 18 de l'élément de filtre 14, il est prévu un tube central 50 coaxial à l'axe central 11 ; ce tube est réalisé dans la même matière plastique que le disque d'extrémité 22. Le disque d'extrémité 22 est soudé ou collé solidairement au tube central 50 au niveau de la face frontale de l'élément de filtre 14. Le cylindre de 9 vissage 28 et le joint 36 sont différents du premier exemple de réalisation en n'étant pas fixés au disque d'extrémité 22 mais en revanche au bord du tube central 50. Le cylindre fileté 28 peut être soudé ou collé au tube central 50. Le cylindre fileté 28 peut également être réalisé en une seule pièce sur le tube central 50. Dans un quatrième exemple de réalisation représenté à la figure 4, on a utilisé les mêmes références pour les éléments qui correspondent au second exemple de réalisation tel que présenté à la figure 2 de sorte que pour leur description se reportera au mode de réalisation du second exemple de réalisation. Cet exemple de réalisation se distingue du second exemple en ce que, de façon analogue au troisième exemple de réalisation, selon la figure 3, il est prévu un tube central 50 sur lequel on a formé le disque d'extrémité 22 en une seule pièce pour le quatrième exemple de réalisation. Le joint conique 36 est fixé à un siège conique périphérique 52. Le joint conique 36 est fixé dans une rainure périphérique 52 au niveau de l'arête frontale radiale intérieure du disque médian 50. Dans tous les exemples de réalisation du système de filtre 10 décrits ci-dessus, on peut envisager entre autres les modifications suivantes. Au lieu de servir de système de filtre à air de moteur à combustion interne, le système de filtre 10 peut également s'appliquer à d'autres fluides tels que par exemple des liquides et notamment il peut servir de filtre à huile, de filtre à carburant ou de filtre à eau pour des applications industrielles mobiles. Le joint 36 peut coopérer également avec le côté périphérique radial extérieur au lieu du côté périphérique radial intérieur de la rainure de boîtier 42. Dans ce cas, le joint 36 est réalisé pour ne pas être comprimé radialement lors du montage de l'élément de filtre 14. Au lieu d'être à l'intérieur du cylindre fileté 28 et de l'ajutage de boîtier 32, le joint 36 peut également se trouver à l'extérieur de ces éléments et correspondre à une paroi de boîtier distincte. Dans ce cas, au lieu de la rainure de boîtier 42, il faut une paroi de boîtier comme pièce complémentaire pour le joint 36. Le joint 36 et/ou 10 l'installation de fixation peuvent également se trouver sur un côté périphérique et agir dans la direction radiale. Le cylindre fileté 28 peut être soudé ou collé au tube central 50 au lieu de l'être au disque d'extrémité 22. Il peut également être réalisé en une seule pièce sur ce tube central. A la place du cylindre fileté 28 et de l'ajutage de boîtier 32 muni du filetage extérieur 34, on peut également utiliser d'autres paires de contours fonctionnant par une liaison par la forme ou par frottement. A titre d'exemple, à la place de la liaison vissée, on peut également utiliser une liaison clipsée ou une liaison de type baïonnette. Le joint 36 peut être dans la même matière ou dans une matière différente de celle de la couche adhésive 26. Le joint et/ou le cylindre fileté 28 peuvent également être prévus sur la paroi frontale 30 du boîtier au lieu d'être sur l'élément de filtre 14. Le joint peut également être prévu directement sur le cylindre fileté en étant par exemple fixé à celui-ci. Cela peut se faire par exemple en appliquant une matière plastique molle sur le cylindre fileté ou en renforçant le joint. Les disques d'extrémité 22 peuvent être non seulement en matière plastique telle que par exemple un polyamide mais également réalisés dans d'autres films ou papiers ou métaux ou dans un mélange de matière comme par exemple une matière plastique renforcée par des fibres de verre. Si le disque d'extrémité est en matière plastique, il peut être réalisé en une matière homogène ou en plusieurs matières. En particulier, si la matière de base est suffisamment souple vis-à-vis des contraintes thermiques et mécaniques, pour assurer les tolérances requises, on peut utiliser une matière homogène. Dans le cas d'une matière de base formée, très solide, on peut également utiliser un second composant de matière, plus souple. Cela peut être par exemple une matière plastique plus molle que la matière de base et assouplissant la géométrie du joint tout en facilitant la fusion si le disque d'extrémité 22 est relié au milieu filtrant 16 par une fixation thermique. Le milieu filtrant 16 peut être plié et plissé autrement qu'en zigzag. 5 11 Le milieu filtrant 16 peut être collé au disque d'extrémité 22 par une couche de colle 26 mais il peut également être fixé de manière différente au disque d'extrémité 22, de préférence il peut être soudé élastiquement, collé et/ou il peut être fixé par la mousse. Il est évident que le système de filtre 10 n'est pas nécessairement coaxial de façon précise et une construction sensiblement coaxiale peut suffire. REVENDICATIONS1 °) Elément de filtre (14) notamment pour un moteur à combustion interne ayant un milieu filtrant (16) plié, en particulier suivant une forme en zigzag, de préférence coaxial, ayant au moins un disque d'extrémité (22) prévu sur l'une de ses faces frontales, le disque d'extrémité (22) ayant une ouverture (24) et la face frontale de l'élément de filtre (14) ayant solidairement une installation de fixation (28) et un joint (36) élastique périphérique, entourant l'ouverture (24) séparément de l'installation de fixation (28), caractérisé en ce que le joint (36) comporte une zone venant axialement en saillie par rapport au milieu filtrant (16), cette zone s'élargissant et/ou se comprimant dans la direction radiale et soutenant de manière étanche le joint (36) contre une rainure de boîtier (42) ou une paroi d'un boîtier de filtre (12) recevant l'élément de filtre (14). 2°) Elément de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (36) a au moins une rainure d'enclipsage (38) partiellement périphérique et une nervure d'enclipsage pouvant coopérer avec une nervure d'enclipsage (40) ou une rainure d'enclipsage de la rainure de boîtier (42) ou de la paroi du boîtier de filtre (12). 3°) Elément de filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint (36) a une forme conique dans la direction axiale. 4°) Elément de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de fixation (28) et/ou le joint (36) sont fixés au disque d'extrémité (22). 5°) Elément de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que 13 l'installation de fixation (28) et/ou le joint (36) sont fixés à un tube central (50) de l'élément de filtre (14). 6°) Elément de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de fixation (28) coopère par une liaison par la forme et/ou par friction avec un contour de fixation (32, 34) correspondant du boîtier de filtre (12). 7°) Elément de filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de fixation (28) comporte une partie d'une liaison vissée, enclipsée ou de type baïonnette, coopérant avec une pièce complémentaire (32, 34) correspondante du boîtier de filtre (12). 8°) Système de filtre (10) comportant un élément de filtre (14) selon les revendications précédentes ayant un boîtier de filtre (12) de structure essentiellement coaxiale, une entrée pour fournir un milieu à filtrer notamment de l'air, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (12) comporte une sortie (20) pour évacuer le milieu filtré et au niveau de la sortie (20), il y a un contour de fixation (32, 34) et un contour d'étanchéité (42) correspondant à l'installation de fixation (28) et au joint (36). 9°) Système de filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que le contour d'étanchéité comporte une rainure annulaire (42) ou une paroi de boîtier de forme annulaire. 10°) Système de filtre selon la revendication 9, caractérisé en ce que la rainure annulaire (42) ou la paroi de boîtier de forme annulaire comporte une nervure d'enclipsage (40), une rainure d'enclipsage et/ou une arête de guidage (44). 14 11 °) Système de filtre selon les revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le contour de fixation (32, 34) comporte une partie d'une fermeture par vis, par enclipsage ou par baïonnette, coopérant avec une pièce complémentaire correspondante de l'installation de fixation (28) de l'élément de filtre (14).10