Brevet FR2977505A1 — publié le 20130111

La présente invention a pour objet un élément filtrant pour boitier de filtre à air. Les boitiers de filtre à air destinés aux moteurs comportent un élément filtrant qui a pour fonction d'arrêter d'éventuelles impuretés contenues dans l'air destiné à la combustion. De façon classique, un élément filtrant comprend un média filtrant généralement formé de papier ou d'un matériau textile tel qu'un matériau non tissé synthétique et un joint périphérique afin d'assurer l'étanchéité entre le média filtrant et le boitier. Généralement, le joint est constitué de polyuréthane surmoulé en périphérie du média filtrant de sorte à combler l'espace entre celui-ci et le boitier. Mais les techniques de surmoulage du joint de polyuréthane nécessitent l'utilisation de moules spécifiques et un mode de mise en oeuvre complexe. Le procédé implique notamment d'effectuer un mélange de produits chimiques liquides pouvant migrer au-delà de la zone de surmoulage souhaitée, réduisant alors la surface filtrante du média filtrant. Une autre solution connue prévoit un élément filtrant comportant un média filtrant et un joint périphérique monobloc, obtenu par l'utilisation d'une presse de thermoformage. Mais pour garantir la compression optimale des rebords de l'élément filtrant, les rebords des parois de la cuve et du couvercle du boitier dans lesquelles est inséré l'élément filtrant doivent être assez larges, ce qui nécessite beaucoup de matière. Un but de l'invention est alors de fournir un élément filtrant comprenant un joint d'étanchéité dont la fabrication est simple à mettre en oeuvre et peu coûteuse. A cet effet et selon un premier aspect, la présente invention propose un élément filtrant pour boitier de filtre à air comprenant un média filtrant en un premier matériau textile formé par une succession de plis parallèles et transversaux présentant deux longueurs formées par la succession des extrémités desdits plis et deux largeurs formées par les plis d'extrémités. Selon une définition générale de l'invention, l'élément filtrant comprend également un joint périphérique en un second matériau résilient, rapporté sur les extrémités de chacun des plis et sur les plis d'extrémité. Ainsi, l'élément filtrant est obtenu à partir d'un média filtrant ceinturé d'un joint en matériau résilient. Lorsque l'élément filtrant est inséré dans un boitier de filtre à air, la nature résiliente du joint lui permet de se comprimer pour combler les interstices et ainsi assurer l'étanchéité de l'élément filtrant. Le média filtrant présente typiquement deux lèvres longitudinales contre chacune d'entre elles vient s'appuyer le joint ce qui crée une grande surface de contact et facilite le rattachement du joint au média. Selon un mode de réalisation de l'invention, le second matériau résilient comprend un matériau de polyuréthane. Celui-ci peut se présenter sous la forme d'une mousse facilement compressible qui facilite l'insertion de l'élément filtrant dans le boitier. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le second matériau résilient est un matériau textile non tissé qui présente l'avantage de répondre au cahier des charges de tenue au feu F1 de rigueur dans l'industrie automobile. Avantageusement, le matériau textile non tissé comprend des fibres comportant une âme en polyester et une enveloppe constituée d'un matériau de copolyester dont la température de fusion est comprise entre 100 et 120°C. Il est ainsi possible de calandrer les fibres par un traitement thermique de surface, typiquement effectué à une température comprise entre 180 et 200°C, de sorte que les enveloppes des fibres en surface du matériau non tissé fusionnent entre elles. Ainsi les fibres en surface du matériau non tissé sont parfaitement fixées entre elles, ce qui évite la pollution de l'air déjà filtré par un éventuel détachement de fibres. Selon une première variante de réalisation, le joint se présente sous la forme de deux bandes rapportées sur chacune des longueurs du média filtrant, le joint étant rattaché par une zone de chevauchement des terminaisons des deux bandes. Cette zone de chevauchement assure un bon maintien du joint sans pour autant diminuer sa capacité résiliente de sorte à toujours pouvoir assurer l'étanchéité souhaitée. Selon une deuxième variante de réalisation, le joint se présente sous la forme d'une seule bande rapportée sur le média filtrant, le joint étant rattaché par une zone de chevauchement des terminaisons de la bande, ce qui limite la proportion de bande utilisée dans le chevauchement. Dans ces deux variantes de réalisation, la zone de chevauchement peut s'étendre sur toute la largeur formée par les plis d'extrémités du média filtrant de sorte à assurer un bon rattachement entre les terminaisons de la bande et garder une épaisseur de bande constante sur la largeur du média. Selon une troisième variante de réalisation, le joint se présente sous la forme d'une bande circulaire engagée sur le média filtrant. Le joint étant résilient, le périmètre de la bande peut se détendre pour faciliter l'opération de montage sur le média filtrant. De façon avantageuse, l'élément filtrant comprend une fixation discontinue entre le joint et le média filtrant. Ainsi, l'encollage du média filtrant préalable à la fixation du média avec le joint peut être discontinu, ce qui réduit la quantité de colle utilisée et de ce fait le coût de fabrication. Lorsque le joint est constitué d'un matériau textile non tissé, la fixation peut être réalisée par des soudures ultra son discontinues du joint sur le média de sorte à réduire le temps de cycle. Le média filtrant présente par exemple une forme trapézoïdale, parallélépipédique ou cylindrique lui permettant de s'adapter à toute forme de boitier de filtre à air. De préférence, le premier matériau du média filtrant est constitué d'un matériau de polyester. Ainsi, lorsque le joint est un matériau textile non tissé en polyester, les matériaux du média filtrant et du joint appartiennent à la même famille de matériaux synthétiques, ce qui permet de les recycler sans avoir à les désolidariser. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un boitier de filtre à air comprenant une cuve et un couvercle entre lesquels est interposé un élément filtrant tel que décrit précédemment, le boitier comprenant des moyens de compression pour assurer l'étanchéité de l'élément filtrant. Selon un mode de réalisation particulier, la cuve et le couvercle comportent chacun une rampe annulaire et le couvercle comprend une paroi annulaire interne dans laquelle le joint est engagé de sorte que lorsque le couvercle est positionné sur la cuve, les rampes et la paroi interne délimitent une cavité tronconique dans laquelle le joint est comprimé. Ainsi, les rampes annulaires prévues dans le boitier et la résilience du joint permettent une insertion facilitée de l'élément filtrant dans le boitier. De plus, l'ensemble des rampes et de la paroi interne comprime le joint résilient ce qui garantit l'étanchéité de l'élément filtrant. On décrit à présent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées. Dans la suite de la description, par souci de simplification les éléments communs aux différentes formes de réalisation portent les mêmes références numériques. La figure 1 est une vue en éclaté illustrant un boitier de filtre à air dans lequel est inséré un élément filtrant selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue partielle d'une coupe horizontale d'un boitier de filtre à air dans lequel est inséré un élément filtrant selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue schématique en perspective illustrant un média filtrant partiellement rattaché à une bande d'un joint selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue schématique en perspective illustrant un média filtrant partiellement rattaché à deux bandes d'un joint selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue schématique en perspective illustrant un média filtrant rattaché à deux bandes d'un joint selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre une vue en éclaté d'un boitier de filtre à air 1 comprenant une cuve 2 et un couvercle 3. Le couvercle 3 comprend un orifice d'entrée 4 de l'air destiné à être filtré et la cuve 2 comprend un orifice de sortie 5 de l'air filtré. Un élément filtrant 6 interposé entre la cuve 2 et le couvercle 3 comprend un média filtrant 7 doté d'un joint périphérique résilient 8 comprimé par le boitier 1 de sorte à assurer l'étanchéité de l'élément filtrant 6. Dans cette configuration, le joint 8 comprimé interdit en effet la circulation de l'air entre la périphérie de l'élément filtrant 6 et le boitier 1. L'air entrant par l'orifice d'entrée 4 est ainsi contraint de traverser le média filtrant 7 avant de ressortir par l'orifice de sortie 5 sous l'effet d'une dépression prévue à la sortie du boitier 1. Le média filtrant 7 est constitué d'un matériau textile qui peut être un matériau non tissé synthétique. Il comporte une succession de plis parallèles transversaux 9 dont la succession des extrémités 11 forment les deux longueurs 12 du média 7, les deux largeurs 13 étant délimitées par les plis d'extrémité 14 (également visibles à la figure 3). Le média filtrant 7 peut être fabriqué au préalable par une technique de plissage classique. Dans la forme illustrée à la figure 1, le média 7 est parallélépipédique mais il peut également présenter une forme trapézoïdale ou cylindrique. Le joint périphérique 8 est constitué d'un matériau résilient ce qui lui permet de se comprimer pour être inséré dans le boitier 1 de sorte à combler les interstices entre l'élément filtrant 6 et le boitier 1. Le matériau résilient est typiquement un matériau textile non tissé comprenant des fibres dont l'âme est en polyester et dont l'enveloppe est constituée d'un matériau tel qu'un copolyester dont la température de fusion est comprise entre 100 et 120 °C. Il est ainsi possible de calandrer le matériau non tissé pour éviter un éventuel détachement de fibres superficielles qui viendraient polluer l'air filtré. La résilience du matériau non tissé provient d'une composition comportant au moins 500/0 de fibres polyester hélicoïdales qui agissent comme des miniressorts. Selon les cas de figure rencontrés, le matériau résilient peut également être choisi parmi les polyuréthanes qui présentent des propriétés de résilience similaires, voire meilleures que celles des textiles non tissé. De préférence, le matériau de polyuréthane peut subir un traitement d'ignifugation avant d'être fixé au média 7. Le joint résilient 8 est rapporté sur les extrémités 11 de chacun de plis 9 et sur les plis d'extrémité 14 formant respectivement les deux longueurs 12 et les deux largeurs 13 du média 7 de sorte à totalement le ceinturer. Dans la forme illustrée à la figure 1, le joint résilient 8 se présente sous la forme d'une bande circulaire 15 engagée sur le média filtrant 7. La bande peut avoir été obtenue au préalable par découpage aux dimensions souhaitées, par exemple par ultra son dans le cas d'une bande en textile non tissé, puis refermée sur elle-même par collage de sorte à former une bande circulaire 15 du périmètre désiré. Le média filtrant 7 comporte par ailleurs deux lèvres longitudinales 16 (également visibles à la figure 3) qui offrent une zone d'appui au joint résilient 8. Ceci assure un bon maintien de l'ensemble formant l'élément filtrant 6 et autorise une fixation discontinue entre le média 7 et le joint 8. Une fixation continue peut également être envisagée selon les configurations rencontrées. Le joint 8 en matériau textile non tissé résilient peut être constitué d'un polyester ainsi que le matériau textile du média filtrant 7. Ainsi, même si ces matériaux sont deux polyesters différents en ce qu'ils présentent notamment des diamètres de fibres différents, ils appartiennent à la même famille de composés synthétiques, ils peuvent donc être recyclés ensemble. La figure 2 illustre une vue partielle en coupe d'un boitier 1 dans lequel un élément filtrant 6 est inséré. Le joint résilient 8 est fixé à un pli d'extrémité 14 du média filtrant 7 et est engagé dans une paroi annulaire interne 18 prévue dans le couvercle 3 du boitier 1. Le couvercle 3 et la cuve 2 du boitier 1 comportent chacun une rampe annulaire 17 formant une cavité tronconique avec la paroi annulaire 18 dans laquelle le joint résilient 8 est comprimé. Par ailleurs, la connexion entre la cuve 2 et le couvercle 3 comprend un chicanage annulaire 19 de sorte à ce que l'air aspiré par la dépression prévue à proximité de l'orifice de sortie 5 du boitier 1 soit ralenti avant d'atteindre le joint comprimé 8 qui filtre ainsi les poussières et autres particules. Les figures 3 à 5 illustrent un mode de mise en place d'un joint résilient 8 sur un média filtrant 7. Dans ce mode de réalisation, le joint résilient 8 est préparé au préalable sous forme de deux bandes 21 d'une dimension supérieure à celle de la longueur 12 du média 7. Ces bandes 21 peuvent être préparées par découpage par exemple par ultra son dans le cas de matériau textile non tissé. Comme représenté à la figure 3, une première bande 21 est centrée et fixée par exemple par encollage sur la succession des extrémités 11 des plis 9 formant une longueur 12 du média 7. Une seconde bande 21 est fixée de la même façon sur la deuxième longueur 12 (figure 4). Après avoir encollé les plis d'extrémité 14 du média 7 et/ou les terminaisons des bandes 21 dépassant des longueurs 12 du média 7, les terminaisons des bandes 21 sont rabattues sur les plis d'extrémité 14, créant une zone de chevauchement 22 s'étendant sur au moins une partie des largeurs 13 du média 7 (figure 5). Lorsque le joint 8 est constitué d'un matériau textile non tissé, la fixation sur le média filtrant 7 peut être également obtenue par soudure ultra son. Selon un autre mode de réalisation non représenté, le joint 8 peut être préparé sous la forme d'une bande 21 unique et dont les deux terminaisons sont assemblées sur l'un des plis d'extrémité 14 du média 7 formant ainsi une seule zone de chevauchement 22. Ainsi formé, l'élément filtrant 6 est introduit dans le boitier 1. Les rampes annulaires 17 du couvercle 3 et de la cuve 2 facilitent l'insertion de l'élément filtrant 6 par la compression progressive du joint résilient 8. Dans le même temps, le joint 8 est engagé dans une paroi annulaire interne 18 du couvercle 3. La cavité tronconique délimitée par les rampes annulaires et la paroi annulaire maintient la compression du joint de sorte à assurer l'étanchéité de l'élément filtrant 6. Ainsi l'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure en fournissant un élément filtrant 6 étanche, simple à fabriquer par un procédé peu coûteux. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS1. Elément filtrant pour boitier de filtre à air (1) comprenant un média filtrant (7) en un premier matériau textile formé par une succession de plis parallèles et transversaux (9) présentant deux longueurs (12) formées par la succession des extrémités (11) desdits plis (9) et deux largeurs (13) formées par les plis d'extrémité (14), caractérisé en ce qu'il comprend également un joint périphérique (8) en un second matériau résilient, rapporté sur les extrémités (11) de chacun des plis (9) et sur les plis d'extrémité (14). 2. Elément filtrant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le média filtrant (7) présente deux lèvres longitudinales (16) contre chacune d'entre elles vient s'appuyer le joint (8). 3. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que le second matériau résilient comprend un matériau de polyuréthane. 4. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que le second matériau résilient est un matériau textile non tissé. 5. Elément filtrant selon la revendication 4 caractérisé en ce que le matériau textile non tissé comprend des fibres comportant une âme en polyester et une enveloppe constituée d'un matériau de copolyester dont la température de fusion est comprise entre 100 et 120°C. 6. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le joint (8) se présente sous la forme de deux bandes (21) rapportées sur chacune des longueurs (12) du média filtrant (7), le joint (8) étant rattaché par une zone de chevauchement (22) des terminaisons des deux bandes (21). 7. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le joint (8) se présente sous la forme d'une bande circulaire (15) engagée sur le média filtrant (7). 8. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend une fixation discontinue entre le joint (8) et le média filtrant (7). 9. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le média filtrant (7) présente une forme trapézoïdale, parallélépipédique ou cylindrique. 10. Elément filtrant selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le premier matériau du média filtrant (7) est constitué d'un matériau de polyester. 11. Boitier de filtre à air (1) caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (2) et un couvercle (3) entre lesquels est interposé un élément filtrant (6) selon l'une des revendications 1 à 10, le boitier (1) comprenant des moyens de compression pour assurer l'étanchéité de l'élément filtrant (6). 12. Boitier de filtre à air (1) selon la revendication 11 caractérisé en ce que la cuve (2) et le couvercle (3) comportent chacun une rampe annulaire (17), et en ce que le couvercle (3) comprend une paroi annulaire interne (18) dans laquelle le joint (8) est engagé de sorte que lorsque le couvercle (3) est positionné sur la cuve (2), les rampes (17) et la paroi interne (18) délimitent une cavité tronconique dans laquelle le joint (8) est comprimé.