Brevet FR2980119A1 — publié le 20130322

La présente invention concerne un élément filtrant pour filtre à air, notamment destiné à un système d'alimentation de moteur à combustion interne. De plus, la présente invention concerne un filtre à air doté d'un tel élément filtrant. Par ailleurs, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un tel élément filtrant. Les éléments filtrants conventionnels, notamment ceux utilisés pour les moteurs automobiles, comprennent généralement un média préfiltrant positionné sur une surface d'un média filtrant, de sorte que l'air circule à travers le média préfiltrant, où il est préfiltré, avant d'être filtré par le média filtrant. Cette préfiltration permet d'augmenter la capacité du média filtrant et ainsi sa durée de vie. Le média filtrant, souvent en papier, est aussi protégé des projections d'eau susceptibles de parvenir simultanément à l'admission d'air. De plus, un joint généralement moulé à la périphérie de la surface du média filtrant opposée à celle recouverte par le média préfiltrant permet de garantir l'étanchéité de l'élément filtrant placé dans un boîtier. Toutefois, un média préfiltrant conventionnel ne recouvre qu'une surface principale du média filtrant. De ce fait, l'air sale peut circuler au niveau de ses faces latérales, entre le média préfiltrant et le joint d'étanchéité. Par ailleurs, au cours du procédé de fabrication de l'élément filtrant, le média préfiltrant est généralement positionné manuellement sur la surface du média filtrant, ce qui risque d'occasionner un mauvais placement. Or, le média préfiltrant présentant des dimensions similaires à celles de la surface sur laquelle il est collé, si celui-ci est mal positionné, la surface du média filtrant est imparfaitement recouverte. De plus, du fait de tolérances dimensionnelles lors de la fabrication du média préfiltrant, la surface du média préfiltrant peut être inférieure à la surface à recouvrir. Ainsi, même si le positionnement est correct, le recouvrement peut ne pas être total. Dans ces deux cas, des particules polluantes risquent alors de 30 circuler à travers le média filtrant sans avoir été préfiltrées, ce qui limite la durée de vie de l'élément filtrant. D'autre part, l'élément filtrant est souvent couplé avec un débitmètre qui transmet à un ordinateur de bord des informations relatives au débit d'air sortant de l'élément filtrant. Ces informations permettent à 35 l'ordinateur de bord d'optimiser le fonctionnement du moteur. Mais le collage du média préfiltrant nécessite le dépôt d'un ou plusieurs cordon(s) de colle supplémentaire(s) sur la surface du média filtrant. Or chaque cordon de colle supplémentaire risque de perturber les flux d'air entrant et sortant de l'élément filtrant, ce qui altère la fiabilité de la mesure effectuée par le débitmètre. Un des buts de l'invention est de pallier un ou plusieurs de ces inconvénients. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention a pour objet un élément filtrant pour filtre à air connu pour épurer un flux d'air sale, notamment destiné à un système d'alimentation de moteur à combustion interne, l'élément filtrant comprenant au moins : - un média filtrant principal en un matériau papier ou non-tissé synthétique, le média filtrant principal étant formé par au moins une succession de plis, - un média filtrant complémentaire recouvrant au moins une partie d'une surface du média filtrant principal orientée du coté air sale, et - un joint d'étanchéité en matériau résilient agencé de sorte à solidariser le média filtrant principal et le média filtrant complémentaire. Dans la présente demande, par le terme 'pli', on entend deux surfaces planes reliées entre elles par une arrête ou une ondulation et constituées du matériau papier ou non-tissé synthétique. Par l'expression 'coté air sale' du média filtrant principal, on entend un coté du média qui reçoit l'air sale à filtrer par opposition au 'coté air propre' qui définit le coté du média qui délivre un air qui a été filtré. L'agencement du joint selon l'invention impose ainsi à l'air sale de traverser le média filtrant complémentaire avant de circuler à travers le média filtrant principal. Cette configuration améliore la qualité de la préfiltration et augmente la protection du média filtrant principal contre l'humidité. L'élément filtrant présente ainsi une durée de vie prolongée. Par l'expression 'un joint d'étanchéité en matériau résilient', on entend que le matériau présente une faible déformation rémanente de compression (DCR), dont la valeur peut être mesurée selon l'une des méthodes bien connues de l'homme de l'art. Par exemple, un joint en matériau résilient, selon la présente invention, doit retrouver une déformation inférieure à 20% après l'application d'une compression de 40% pendant 22 heures à 100°C. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le média filtrant principal présente au moins deux faces latérales et deux surfaces principales, au moins une succession de plis s'étendant entre deux faces latérales respectives, l'ensemble des extrémités des plis définissant les deux surfaces principales, - le média filtrant complémentaire recouvre au moins l'une des deux surfaces principales orientée du coté air sale, - le joint d'étanchéité, comprenant de préférence un polyuréthane, est agencé à la périphérie de l'une des surfaces principales. Dans la présente demande, par l'expression 'extrémité des plis', on entend une courbure telle qu'une arrête ou une ondulation qui relie les deux 10 surfaces planes constituant chaque pli. L'utilisation d'un joint en polyuréthane est avantageuse en ce que ce matériau présente une bonne résilience et permet de garantir l'étanchéité des surfaces principales du média filtrant principal placé dans un boitier. L'élément filtrant comprend typiquement un cordon de colle 15 disposé sur au moins une des deux surfaces principales, le cordon de colle maintenant en place la ou chaque succession de plis, le média filtrant complémentaire étant préfixé sur le cordon de colle. Dans la présente demande, par le terme 'préfixé' on entend que le cordon de colle assure une première fixation du média filtrant complémentaire, cette première fixation est 20 renforcée par le joint d'étanchéité. La préfixation du média filtrant complémentaire permet le pré-positionnement du média filtrant complémentaire sur le média filtrant principal. Selon une réalisation possible, le média filtrant complémentaire recouvre une surface principale et au moins deux faces latérales opposées et 25 le joint d'étanchéité est agencé à la périphérie de la surface principale opposée à la surface recouverte par le média filtrant complémentaire. De la sorte, les faces latérales du média filtrant principal contribuent à la filtration. La capacité de filtration et le rendement de l'élément filtrant sont améliorés en conséquence. 30 Selon une autre réalisation possible, le média filtrant complémentaire recouvre seulement une surface principale, et le joint d'étanchéité est agencé à la périphérie de la surface principale recouverte par le média filtrant complémentaire. Dans ces conditions, la quantité de matériau du média filtrant complémentaire utilisée est réduite, ce qui permet de 35 diminuer le poids de l'ensemble de l'élément filtrant. De préférence, le média filtrant complémentaire comprend un matériau non tissé en polyester. L'utilisation du polyester présente un avantage en ce que ce matériau est économique et possède une excellente résistance mécanique. Avantageusement, le média filtrant complémentaire est adapté pour préfiltrer l'air circulant par le média filtrant principal de sorte à prolonger la durée de vie de l'élément filtrant et à protéger le média filtrant principal des projections d'eau. Le média filtrant complémentaire est par exemple constitué d'un 10 matériau présentant une plus grande porosité que le média filtrant principal de sorte à permettre une plus grande perméabilité aux particules qui sont ainsi préfiltrées selon des caractéristiques dimensionnelles. De préférence, sous une pression de 200Pa, le matériau du média filtrant complémentaire présente une porosité comprise entre 3000 et 7000 15 I/m2/s alors que le matériau du média filtrant principal présente une porosité comprise entre 200 et 900 1/m2/s. La surface de recouvrement entre le média filtrant principal et le média filtrant complémentaire présente des dimensions similaires aux dimensions du média filtrant complémentaire de sorte à limiter la quantité de 20 matériau utilisé et ne pas augmenter le poids de l'élément filtrant. Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet un filtre à air, notamment destiné à un système d'alimentation de moteur à combustion interne, le filtre à air comprenant au moins un élément filtrant tel que précédemment décrit, et un boitier dans lequel est inséré l'élément filtrant et 25 dont les dimensions permettent la compression du joint d'étanchéité de sorte à assurer l'étanchéité de l'élément filtrant. Un tel filtre à air garantit que l'air sale traversera obligatoirement le média filtrant complémentaire avant de circuler à travers les faces latérales et/ou une surface principale du média filtrant principal. Cette configuration permet une préfiltration améliorée et participe à 30 l'allongement de la durée de vie du filtre à air. Selon un dernier aspect, l'invention propose un procédé de fabrication de l'élément filtrant tel que précédemment décrit, le procédé comprenant étapes de : - fournir le média filtrant principal présentant un cordon de colle 35 maintenant en place au moins une succession de plis, - préfixer le média filtrant complémentaire sur le cordon de colle de sorte à recouvrir au moins une partie du média filtrant principal, et - former le joint d'étanchéité de sorte à solidariser le média filtrant principal et le média filtrant complémentaire. De la sorte, le joint d'étanchéité assure une bonne tenue mécanique du média filtrant complémentaire sur le média filtrant principal, ce qui facilite l'introduction de l'élément filtrant dans le boîtier. Aussi, il n'est pas nécessaire de déposer un cordon de colle supplémentaire sur le média filtrant principal. La garantie de recouvrement est assurée par le fait que les dimensions du média filtrant complémentaire sont supérieures à celles de l'élement filtrant. La mise en oeuvre est ainsi simplifiée. De préférence, le média filtrant complémentaire est scellé sur le cordon de colle par au moins un point de soudure à ultra-son, ce qui permet de fixer simplement et rapidement le média filtrant complémentaire. 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 perspective éclatée d'un élément filtrant selon un premier mode de réalisation de l'invention. - La figure 2 est une vue en perspective éclatée illustrant un élément filtrant selon un second mode de réalisation de l'invention. - La figure 3 est une vue en perspective de l'élément filtrant de la 25 figure 2. - La figure 4 est une vue en perspective éclatée illustrant un filtre à air doté d'un élément filtrant selon les modes de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre un élément filtrant 1 possédant une forme générale parallélipipédique. L'élément filtrant 1 comprend un média filtrant 30 principal 2, un média filtrant complémentaire 3 recouvrant une surface principale 4 orientée du coté air sale du média filtrant principal 2 et un joint d'étanchéité 6 assurant la solidarisation du média filtrant principal 2 et du média filtrant complémentaire 3. Le média filtrant principal 2 présente deux faces latérales opposées 35 8 et 9. Le média filtrant principal 2 est formé d'un matériau papier ou un matériau non-tissé synthétique se présentant sous la forme d'une succession de plis 7 s'étendant entre les faces latérales opposées 8,9. Le média filtrant principal 2 peut également comprendre plusieurs successions de plis 7 distinctes entre les deux faces latérales 8,9. L'ensembe des plis 7 définit deux surfaces principales 4,5 du média filtrant principal 2. Comme représenté à la figure 1, le média filtrant principal 2 possède une forme parallélipipédique qui détermine la forme finale de l'élément filtrant 1. Dans ce mode de réalisation, un cordon de colle 10 est disposé sur l'une des surfaces principales 4,5 du média filtrant principal 2 de sorte à assurer une rigidité mécanique en maintenant la succession des plis 7. Tel qu'illustré à la figure 1, le cordon de colle 10 est placé au centre de la surface principale 4 perpendiculairement à la succession des plis 7. Alternativement, un autre positionnement du cordon de colle 10 peut être envisagé tant que le maintien des plis du média filtrant principal est assuré. Un média filtrant complémentaire 3, par exemple formé d'un matériau non tissé en polyester, recouvre la surface principale 4, orientée du coté air sale, sur laquelle le cordon de colle 10 est disposé. Comme illustré par la flèche F1 de la figure 1, le flux de l'air sale vient traverser le média filtrant complémentaire 3 avant de circuler à travers la surface principale 4 orientée du coté air sale du média filtrant principal 2. Le cordon de colle 10 assure le maintien en place du média filtrant principal 2 tout en permettant la préfixation du média filtrant complémentaire 3 sur la surface 4. Un scellement du média filtrant complémentaire 3 au média filtrant principal 2 peut être assuré par un ou plusieurs points de soudure par ultra-sons au niveau du cordon de colle 10. Comme illustré à la figure 1, le média filtrant complémentaire 3 présente des dimensions similaires à celles de la surface principale 4 du média filtrant principal 2. Le média filtrant complémentaire 3 ne déborde pas de la surface principale 4 et ne recouvre aucune des faces latérales 8,9,11,12 du média filtrant principal 2. La quantité de matériau utilisé est ainsi limitée. Un joint d'étanchéité 6 en matériau résilient est agencé à la périphérie de la surface 4 du média filtrant principal 2 recouverte par le média filtrant complémentaire 3. Les dimensions des surfaces principales 4 des deux médias 2,3 étant similaires, la périphérie du média filtrant complémentaire 3 coïncide avec la périphérie du média filtrant principal 2. De la sorte, le joint 6 permet la solidarisation des deux médias 2,3 au niveau de leurs périphéries respectives. Lorsque le joint 6 est en polyuréthane, il peut être fabriqué par surmoulage sur les médias filtrants 2,3. Le joint 6 est alors expansé dans les plis 7 du média filtrant principal 2 ainsi que dans le média filtrant complémentaire 3, ce qui permet une très bonne fixation du média filtrant complémentaire 3 au média filtrant principal 2. La tenue mécanique qui en résulte limite les risques d'arrachement du média filtrant complémentaire 3 lors l'introduction de l'élément filtrant 1 dans un boitier 13 de filtre à air 14 illustré à la figure 4. Cette configuration de l'élément filtrant 1 est avantageuse en ce que l'air sale qui circule à travers le média filtrant principal 2 circule obligatoirement au préalable à travers le média filtrant complémentaire 3. Le média filtrant complémentaire 3 joue ainsi le rôle de préfiltre. Le média filtrant complémentaire 3 présente avantageusement une porosité plus élevée que celle du média filtrant principal 2 de sorte à filtrer les particules de taille plus importante. Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, le média filtrant complémentaire 3 recouvre une surface principale 4 du média filtrant principal 2 ainsi que l'ensemble de ses faces latérales 8,9,11,12. L'air sale, dont le flux est illustré par les flèches F2, F3 respectivement sur les figures 2 et 3, circule à travers le média filtrant complémentaire 3 avant de traverser la surface principale 4 orientée du coté air sale du média filtrant principal 2. Comme cela est visible sur la figure 2, les extrémités du média filtrant complémentaire 3 sont rabattues sur les faces latérales 8,9,11,12 pour coïncider avec la périphérie de la surface principale 5 du média filtrant principal 2, opposée à la surface 4 recouverte par le média filtrant complémentaire 3. Il est également envisageable que les extrémités du média filtrant complémentaire 3 soient uniquement rabattues sur les faces opposées 11 et 12 ou 8 et 9 du média filtrant principal. Le joint d'étanchéité 6 est disposé à la périphérie de la surface principale 5, opposée à la surface 4 recouverte par le média filtrant complémentaire 3, de sorte à assurer la solidarisation entre les deux médias 2,3. Lorsque le joint 6 est formé par surmoulage de polyuréthane, l'expansion du matériau est obtenue dans les plis 7 du média filtrant principal 2 ainsi qu'aux extrémités du média filtrant complémentaire 3 positionnées sur au moins deux faces latérales opposées 8,9 ou 11,12. Le joint 6 garantit alors la fiabilité et la durée de vie de l'élément filtrant 1. Dans cette configuration, l'air sale est filtré à travers une surface principale 4 et également à travers les faces latérales 8,9,11,12 du média filtrant principal 2 tout en ayant été au préalable préfiltré par le média filtrant complémentaire 3. Il en résulte une augmentation de la capacité de l'élément filtrant 1. Selon des variantes non représentées, le média filtrant principal 2 peut également présenter une forme cylindrique ou trapézoïdale, auquel cas l'élément filtrant 1 correspondant présente respectivement la même forme. Lors de la fabrication de l'élément filtrant 1, un matériau papier ou non-tissé est tout d'abord introduit sur une ligne de plissage afin de former une succession de plis 7 donnant lieu au média filtrant principal 2. Un cordon de colle 10 est ensuite déposé sur une surface principale 4 du média filtrant principal 2 de sorte à maintenir la succession de plis 7 et apporte la rigidité mécanique nécessaire au média filtrant principal 2. Un média filtrant complémentaire 3 est ensuite préfixé par le cordon de colle 10 sur une surface principale 4 du média filtrant principal 2. Un joint d'étanchéité 6 de l'élément filtrant 1 est ensuite surmoulé. Le matériau du joint 6 est expansé dans les plis 7 du média filtrant principal 2 et dans les extrémités du média filtrant complémentaire 3 de sorte à solidariser les deux médias 2,3. Un élément filtrant 1 assurant une préfiltration et une filtration améliorées est ainsi obtenu en peu d'étapes et avec une productivité élevée. La figure 4 illustre un filtre à air 14 comprenant un élément filtrant 1 et un joint d'étanchéité 6 tels que décrits ci-dessus. L'élément filtrant 1 est inséré dans un boitier 13 constitué d'une cuve 15 et d'un couvercle 16. Le joint d'étanchéité 6 est comprimé par les parois du boitier 13. Cette configuration garantit que le joint 6 puisse assurer l'étanchéité entre la surface principale 4 orientée du coté air sale et la surface 5 coté air propre de l'élément filtrant 1. Ainsi l'air peut être efficacement filtré selon le flux indiqué par la flèche F4. Ainsi, la présente invention apporte une amélioration déterminante à l'état de la technique antérieure en proposant un élément filtrant 1 présentant un média filtrant principal 2 dont une surface principale 4 est recouverte par un média filtrant complémentaire 3. Le média filtrant principal 2 et le média filtrant complémentaire 3 sont solidarisés par un joint d'étanchéité 6 qui interdit la circulation de l'air par le média filtrant principal 2 sans qu'il n'ait traversé au préalable le média filtrant complémentaire 3. L'élément filtrant 1 ainsi configuré présente une fiabilité et une durée de vie augmentées. De plus, le joint d'étanchéité 6 assurant le maintien du média filtrant complémentaire 3, il n'est pas nécessaire de déposer un ou plusieurs cordons de colle 10. Le poids de l'élément filtrant 1 est alors diminué ainsi que son coût de fabrication. Le débit de l'air sortant est moins perturbé. En cas d'utilisation d'un débitmètre, la mesure est plus fiable. Par ailleurs, cet élément filtrant 1 est avantageux en ce qu'il procure une meilleure tenue mécanique à l'ensemble constitué du média filtrant principal 2 et du média filtrant complémentaire 3. Les risques d'arrachement du média filtrant complémentaire 3 lors de l'introduction de l'élément filtrant 1 dans un boitier de filtre à air 13 sont limités par comparaison aux éléments filtrants conventionnels où seuls des cordons de colle maintiennent le média préfiltrant sur le média filtrant. Cet élément filtrant 1 est par ailleurs fabriqué par un procédé de fabrication comportant peu d'étapes et un rendement élevé. 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 (1) pour filtre à air (14) connu pour épurer un flux 5 d'air sale, notamment destiné à un système d'alimentation de moteur à combustion interne, l'élément filtrant (1) comprenant au moins : - un média filtrant principal (2) en un matériau papier ou non-tissé synthétique, le média filtrant principal (2) étant formé par au moins une succession de plis (7), 10 - un média filtrant complémentaire (3) recouvrant au moins une partie d'une surface (4,5) du média filtrant principal (2) orientée du coté air sale, et - un joint d'étanchéité (6) en matériau résilient agencé de sorte à solidariser le média filtrant principal (2) et le média filtrant 15 complémentaire (3). 2. Elément filtrant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - le média filtrant principal (2) présente au moins deux faces 20 latérales (8,9) et deux surfaces principales (4,5), au moins une succession de plis (7) s'étendant entre deux faces latérales respectives (8,9), l'ensemble des extrémités des plis (7) définissant les deux surfaces principales (4,5), - le média filtrant complémentaire (3) recouvre au moins l'une des 25 deux surfaces principales (4,5) orientée du coté air sale, - le joint d'étanchéité (6), comprenant de préférence un polyuréthane, est agencé à la périphérie de l'une des surfaces principales (4,5). 30 3. Elément filtrant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément filtrant (1) comprend un cordon de colle (10) disposé sur au moins une des deux surfaces principales (4,5), le cordon de colle (10) maintenant en place la ou chaque succession de plis (7), le média filtrant complémentaire (3) étant préfixé sur le cordon de colle (10) . 35 2 9 80119 11 4. Elément filtrant (1) selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le média filtrant complémentaire (3) recouvre une surface principale (4) et au moins deux faces latérales opposées (8, 9, 11,12), et en ce que le joint d'étanchéité (6) est agencé à la périphérie de la surface principale (5) opposée à la surface (4) recouverte par le média filtrant complémentaire (3). 5. Elément filtrant (1) selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le média filtrant complémentaire (3) recouvre seulement une surface principale (4), et en ce que le joint d'étanchéité (6) est agencé à la périphérie de la surface principale (4) recouverte par le média filtrant complémentaire (3). 6. Elément filtrant (1) selon l'une des revendications 1 à 5, 15 caractérisé en ce que le média filtrant complémentaire (3) comprend un matériau non tissé en polyester. 7. Elément filtrant (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le média filtrant complémentaire (3) est adapté pour 20 préfiltrer l'air circulant par le média filtrant principal (2). 8. Elément filtrant (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sous une pression de 200Pa, le matériau du média filtrant complémentaire (3) présente une porosité comprise entre 3000 et 7000 25 1/m2/s et le matériau du média filtrant principal (2) présente une porosité comprise entre 200 et 900 1/m2/s. 9. Elément filtrant (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la surface de recouvrement entre le média filtrant 30 principal (2) et le média filtrant complémentaire (3) présente des dimensions similaires aux dimensions du média filtrant complémentaire (3). 10. Filtre à air (14), notamment destiné à un système d'alimentation de moteur à combustion interne, le filtre à air (14) comprenant 35 au moins : un élément filtrant (1) selon l'une des revendications 1 à 9, etun boitier (13) dans lequel est inséré l'élément filtrant (1) et dont les dimensions permettent la compression du joint d'étanchéité (6) de sorte à assurer l'étanchéité de l'élément filtrant (1). 11. Procédé de fabrication de l'élément filtrant (1) selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : - fournir le média filtrant principal (2) présentant un cordon de colle (10) maintenant en place au moins une succession de plis (7), - préfixer le média filtrant complémentaire (3) sur le cordon de colle 10 (10) de sorte à recouvrir au moins une partie du média filtrant principal (2), et - former le joint d'étanchéité (6) de sorte à solidariser le média filtrant principal (2) et le média filtrant complémentaire (3).