Brevet FR3069452A1 — publié le 20190201

La présente invention concerne un dispositif de filtration d'air pour un véhicule automobile. Les véhicules automobiles ayant un moteur thermique présentent une ligne d'admission d'air permettant d'alimenter le moteur en air. La ligne d'admission d'air comprend un dispositif de filtration qui permet de filtrer l'air injecté dans le moteur pour le dépoussiérer et ainsi augmenter la qualité de l'explosion dans le moteur tout en en diminuant l'encrassement. D'une manière générale, les dispositifs de filtration doivent répondre à une double contrainte de maximiser la qualité de l'air filtré tout en diminuant autant que possible les pertes de charges sur la ligne d'admission d'air. Actuellement, ces deux contraintes sont antinomiques pour de nombreux filtres connus, car plus ces filtres sont utilisés, plus ils s'encrassent et plus ils ralentissent le flux d'air, ce qui augmente les pertes de charge. En outre, les contraintes actuelles imposent de réduire au maximum 15 l'encombrement des différents composants automobiles pour pouvoir gagner de la place pour ajouter de nouveaux composants. Or, les dispositifs de filtration sont parmi les composants les plus volumineux. Dans ce contexte, la présente invention a pour objectif de fournir un dispositif de filtration qui permette d'améliorer la qualité de l'air filtré tout en 20 réduisant les pertes de charge sur la ligne d'admission d'air et tout en présentant un volume réduit. Selon une définition générale, l'invention concerne un dispositif de filtration d'air pour un véhicule automobile, comprenant (i) une boite présentant une entrée d'air et une sortie d'air et (ii) un élément filtrant positionné dans la boite, des 25 moyens de liaison rotatifs permettant à l'élément filtrant de pivoter dans la boite. L'élément filtrant comprend une paroi filtrante adaptée pour filtrer l'air circulant entre l'entrée d'air et la sortie d'air, et comprend au moins une surface d'entrainement en rotation destinée à utiliser l'énergie cinétique d'un flux d'air circulant entre l'entrée d'air et la sortie d'air, pour mettre en rotation l'élément 30 filtrant dans la boite. La rotation de l'élément filtrant permet d'évacuer les poussières captées lors de la filtration de l'air, pour que l'élément filtrant conserve ses qualités de filtration. La rotation de l'élément filtrant permet donc de réduire les pertes de charge sur la ligne d'admission d'air, en évitant que l'élément filtrant ne soit obstrué par des 35 concentrations de poussières localisées sur l'élément filtrant. De plus, les surfaces d'entrainement en rotation sont une disposition particulièrement avantageuse de 2 l'invention car elles permettent d'utiliser la seule énergie cinétique du flux d'air pour mettre en rotation l'élément filtrant. En d'autres termes, les surfaces d'entrainement en rotation permettent de s'affranchir de l'utilisation d'un dispositif de motorisation qui s'avérerait complexe à mettre en oeuvre, volumineux, coûteux et énergivore. Ainsi, 5 les surfaces d'entrainement en rotation combinées aux moyens de liaison rotatifs permettent au dispositif selon l'invention d'améliorer la qualité de l'air filtré tout en réduisant les pertes de charges sur la ligne d'admission d'air et tout en présentant un volume réduit. La boite présente au moins une paroi interne recouverte d'une feutrine 10 adaptée pour absorber des poussières projetées par l'élément filtrant en rotation. D'une manière particulièrement avantageuse, la feutrine permet de capter les poussières projetées par l'élément filtrant en rotation, pour les maintenir séparées de l'élément filtrant, pour éviter un éventuel encrassement de l'élément filtrant. La paroi filtrante présente une pluralité de plis. Au moins l'un des plis 15 peut comprendre une surface d'entrainement en rotation reliée à une deuxième surface par une arête. La paroi filtrante présente une pluralité de plis reliés entre eux par des arêtes, chaque pli présentant une hauteur définie par une cote transversale de chaque surface d'entrainement en rotation entre deux arêtes correspondantes. 20 La paroi filtrante peut présenter des plis de différentes hauteurs. Cette disposition technique permet aux surfaces de poussée rotative d'offrir une plus importante prise au flux d'air. Selon une disposition particulière, la paroi filtrante peut comprendre au moins un groupe de plis de différentes hauteurs dans lequel les plis sont organisés par 25 hauteurs croissantes ou décroissantes. Selon une autre disposition particulière, la paroi filtrante peut comprendre au moins un groupe de plis de différentes hauteurs dans lequel les plis sont organisés par hauteurs aléatoires. La paroi filtrante définit un cylindre creux présentant deux extrémités 30 sensiblement annulaires. Chaque extrémité du cylindre présente un joint annulaire adapté pour assurer une étanchéité dynamique entre chaque extrémité du cylindre et la boite. L'entrée d'air débouche à l'extérieur du cylindre. La sortie d'air débouche à l'intérieur du cylindre. 35 Selon un mode de réalisation, les plis peuvent être orientés parallèlement selon un axe longitudinal du cylindre. 3 Selon un autre mode de réalisation, les plis peuvent être hélicoïdaux. Selon une disposition particulière, les moyens de liaison rotatifs peuvent comprendre au moins un roulement à billes. Selon une disposition particulière, les moyens de liaison rotatifs peuvent 5 comprendre au moins un roulement à aiguilles. Selon une disposition particulière, les moyens de liaison rotatifs peuvent comprendre au moins un palier lisse. Selon une disposition particulière, l'entrée d'air peut présenter au moins un déflecteur permettant d'orienter le flux d'air dans la boite. 10 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après de deux modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une représentation schématique, en perspective, d'un dispositif selon l'invention ; - La figure 2 est une représentation schématique partielle, en perspective, d'une boite selon l'invention ; - La figure 3 est une représentation schématique en coupe d'une paroi filtrante déroulée ; - La figure 4 est une représentation schématique en coupe d'un élément filtrant selon l'invention ; - La figure 5 est une représentation schématique de la rotation d'un cylindre selon l'invention ; - La figure 6 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention présentant une entrée d'air selon un premier mode de réalisation ; - La figure 7 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention présentant une entrée d'air selon un premier mode de réalisation. En référence à la figure 1, l'invention concerne un dispositif 1 de filtration d'air pour un véhicule automobile. Le dispositif 1 comprend une boite 2. Selon le mode de réalisation ici présenté, la boite 2 peut présenter une forme sensiblement parallélépipédique avec six parois 21. La boite 2 peut être réalisée par injection ou moulage d'un matériau plastique. La boite 2 présente une entrée d'air 23 débouchant dans une paroi 21a et une sortie d'air 24 débouchant dans une paroi 21b. Selon le mode de réalisation ici 4 présenté, l'entrée d'air 23 et la sortie d'air 24 débouchent dans deux parois 21a - 21b opposées. Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 6, l'entrée d'air 23 débouche dans le plan de la paroi 21a, de telle sorte que le flux d'air entrant peut déboucher librement dans la boite 2. En d'autres termes, selon le premier mode de 5 réalisation, l'entrée d'air 23 ne comprend pas d'élément de guidage du flux d'air entrant dans la boite 2. Selon un deuxième mode de réalisation présenté en figure 7, l'entrée d'air 23 présente des déflecteurs 25 qui permettent d'orienter le flux d'air dans la boite 2. Les parois 21 sont recouvertes de plaques de feutrine 26. La fonction des 10 plaques de feutrine 26 sera détaillée ultérieurement. La feutrine 26 utilisée est adaptée pour absorber des poussières. La feutrine 26 peut, par exemple, être réalisée en matériau poreux ou fibreux, ou encore en matériau plastique micro-perforé. Un élément filtrant 4 est positionné dans la boite 2. L'élément filtrant 4 comprend une paroi filtrante 41 adaptée pour filtrer 15 l'air circulant entre l'entrée d'air 23 et la sortie d'air 24. La paroi filtrante 41 peut être réalisée en matériau synthétique ou cellulosique adapté pour filtrer de l'air à faibles et hauts débits. La paroi filtrante 41 présente une pluralité de plis 42. Chaque pli 42 comprend une surface d'entrainement en rotation 43 reliée à une deuxième 20 surface 45 par une arête 47. La fonction de la surface d'entrainement en rotation 43 sera détaillée ultérieurement. Les plis 42 sont reliés entre eux par des arêtes 47. Chaque pli 42 présente une hauteur I définie par une cote transversale de chaque surface d'entrainement en rotation 43 entre deux arêtes 47 correspondantes. Selon une disposition particulièrement avantageuse, la paroi filtrante 41 25 présente des plis 42 de hauteurs I différentes. En référence aux figure 3 et 4, les plis 42 sont organisés par groupes II. Au sein de chaque groupe II, les plis 42 sont positionnés par hauteurs I croissantes ou décroissantes. Selon d'autres modes de réalisation non représentés, les plis 42 peuvent présenter des variations de hauteur aléatoires. 30 La paroi filtrante 41 est enroulée pour former un cylindre creux 49 présentant deux extrémités annulaires 50. L'enroulement de la paroi filtrante 41 peut, par exemple, être réalisé en collant deux bordures de la paroi filtrante 41 ou en les soudant au moyen d'ultra-sons. Selon le mode de réalisation ici présenté, les plis 42 sont orientés 35 parallèlement selon un axe longitudinal du cylindre creux 49. Selon un autre mode de 5 réalisation, les plis 42 pourraient, par exemple, être hélicoïdaux par rapport au cylindre creux 49. Un joint annulaire (non représenté) est positionné à chaque extrémité annulaire 50. Les joints annulaires sont destinés à assurer une étanchéité dynamique 5 en rotation entre l'intérieur III du cylindre creux 49 et l'extérieur IV du cylindre creux 49. Les joints annulaires peuvent, par exemple, être des joints à lèvres ou des joints quadrilobes. L'élément de filtration 4 est positionné dans la boite 2, de telle sorte que l'entrée d'air 23 débouche à l'extérieur IV du cylindre creux 49 et la sortie d'air 24 10 débouche à l'intérieur III du cylindre creux 49. Des moyens de liaison rotatifs permettent à l'élément de filtration de pivoter à l'intérieur de la boite 2. Les moyens de liaison rotatifs sont positionnés entre les joints annulaires des extrémités annulaires 50 et les parois 21a et 21b de la boite. Les moyens de liaison rotatifs peuvent par exemple être des roulements à billes, ou 15 des roulements à aiguilles, ou des paliers lisses. En condition d'utilisation, le flux d'air de la ligne d'admission d'air pénètre par l'entrée d'air 23 et circule dans la boite 2. Selon le premier mode de réalisation représenté en figure 6, le flux d'air pénètre librement dans la boite 2, sans être orienté. Selon le deuxième mode de 20 réalisation représenté en figure 7, le flux d'air est orienté par les déflecteurs 25. Comme représenté sur la figure 5, le flux d'air exerce une action VI sur les surfaces d'entrainement en rotation 43 de l'élément filtrant 4. L'élément filtrant étant monté rotatif dans la boite 2, cet effort est converti en mouvement de rotation VII de l'élément filtrant 4. D'une manière particulièrement avantageuse, la répartition 25 par groupe II des plis 42 positionnés par hauteurs I croissantes ou décroissantes, permet de maximiser la poussée vélique du flux d'air sur les surfaces d'entrainement en rotation 43, et donc de maximiser la vitesse de rotation de l'élément filtrant 4. En d'autres termes, les surfaces d'entrainement 43 utilisent l'énergie cinétique du flux d'air pour mettre en rotation l'élément filtrant 4. 30 En outre, au contact des surfaces d'entrainement en rotation 43, une partie du flux d'air traverse l'élément filtrant 4 de l'extérieur IV du cylindre creux 49 vers l'intérieur III. En traversant l'élément filtrant 4, l'air est épuré des poussières qui sont retenues par la paroi filtrante 41 et l'intérieur III du cylindre creux 49 comprend de l'air dit « propre » qui est ensuite aspiré au travers de la sortie d'air 24 pour être 35 injecté dans un moteur. 6 Avantageusement, le mouvement de rotation VII de l'élément filtrant permet de dépoussiérer l'élément filtrant 4 en projetant les poussières vers les parois 21 de la boite 2 où elles sont captées par les plaques de feutrine 26. Ainsi, la rotation de l'élément filtrant 4 permet de dépoussiérer en continu l'élément filtrant 4 pour lui 5 permettre de conserver une capacité d'aspiration et de filtration optimale sans augmenter les pertes de charge sur la ligne d'admission d'air et d'accroître par voie de conséquence sa durée de vie (ou de diminuer sa fréquence de remplacement). Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution représentées, REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de filtration d'air pour un véhicule automobile, comprenant (i) une boite (2) présentant une entrée d'air (23) et une sortie d'air (24) et (ii) un élément filtrant (4) positionné dans la boite, des moyens de liaison rotatifs permettant à l'élément filtrant (4) de pivoter dans la boite, le dispositif (1) étant caractérisé en ce que l'élément filtrant (4) comprend une paroi filtrante (41) adaptée pour filtrer l'air circulant entre l'entrée d'air (23) et la sortie d'air (24), et comprend au moins une surface d'entrainement en rotation (43) destinée à utiliser l'énergie cinétique d'un flux d'air circulant entre l'entrée d'air (23) et la sortie d'air (24), pour mettre en rotation l'élément filtrant (4) dans la boite (2). 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boite (2) présente au moins une paroi interne (21) recouverte d'une feutrine (26) adaptée pour absorber des poussières projetées par l'élément filtrant (4) en rotation. 3. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi filtrante (41) présente une pluralité de plis (42), au moins l'un des plis (42) comprenant une surface d'entrainement en rotation (43) reliée à une deuxième 20 surface (45) par une arête (47). 4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi filtrante (41) présente une pluralité de plis (42) reliés entre eux par des arêtes (47), chaque pli (42) présentant une hauteur (I) définie par une cote transversale de chaque 25 surface d'entrainement en rotation (43) entre deux arêtes (47) correspondantes. 5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi filtrante (41) présente des plis (42) de différentes hauteurs (I). 30 6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi filtrante (41) comprend au moins un groupe (II) de plis (42) de différentes hauteurs (I) dans lequel les plis (42) sont organisés par hauteurs (I) croissantes ou décroissantes. 7. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi 35 filtrante (41) comprend au moins un groupe (II) de plis (42) de différentes hauteurs (I) dans lequel les plis (42) sont organisés par hauteurs (I) aléatoires. 8 8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la paroi filtrante (41) définit un cylindre creux (49) présentant deux extrémités (50) sensiblement annulaires. 5 9. Dispositif (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque extrémité (50) du cylindre (49) présente un joint annulaire adapté pour assurer une étanchéité dynamique entre chaque extrémité (50) du cylindre (49) et la boite (2). 10. Dispositif (1) selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce 10 que l'entrée d'air (23) débouche à l'extérieur (IV) du cylindre (49). 11. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la sortie d'air (24) débouche à l'intérieur (III) du cylindre (49). 15 12. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les plis (42) sont orientés parallèlement selon un axe longitudinal du cylindre (49). 13. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, 20 caractérisé en ce que les plis (42) sont hélicoïdaux. 14. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de liaison rotatifs comprennent au moins un roulement à billes. 25 15. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de liaison rotatifs comprennent au moins un roulement à aiguilles. 30 16. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens de liaison rotatifs comprennent au moins un palier lisse. 17. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, 35 caractérisé en ce que l'entrée d'air (23) présente au moins un déflecteur (25) permettant d'orienter le flux d'air dans la boite (2).