Filtre à air étanche et moteur à combustion interne comportant un tel filtre à air
[0001] La présente invention concerne un filtre à air étanche pour moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Elle concerne également un moteur à combustion interne comportant un tel filtre à air. [0002] Un circuit d'alimentation en air d'un moteur de véhicule automobile est composé d'un ensemble de volumes (filtre à air, artifice acoustique, etc.) et de raccords qui véhicule de l'air entre une zone de collecte, appelée bouche d'entrée d'air du moteur, et l'entrée d'un turbocompresseur ou d'une alimentation directe du moteur (pour les versions non turbocompressés). [0003] Ces composants sont situés dans la partie sous capot du véhicule dédiée au moteur, c'est-à-dire dans un environnement pouvant dépasser 100°C lors de certaines phases de fonctionnement du moteur. [0004] Un soin particulier étant apporté à la position de la bouche d'entrée d'air du moteur afin de capter l'air le plus frais possible, tout en assurant un compromis avec les risques d'entrée d'eau, et aux interfaces de montage des pièces pour limiter les fuites, il convient de minimiser tout échauffement le long des composants en assurant notamment une bonne étanchéité entre leurs constituants afin d'optimiser les performances du moteur (couple, garde au turbo, etc.) et de maîtriser l'émission des polluants. [0005] On connaît différents types de filtres à air étanches. De tels filtres comportent généralement un boîtier, comprenant un fond de cuve et un couvercle assemblés de manière démontable, et un élément filtrant disposé à l'intérieur du boîtier. Cet élément filtrant délimite deux volumes intérieurs du filtre à air, l'un étant situé en amont de l'élément filtrant dans le sens d'écoulement de l'air, l'autre étant situé en aval et contenant de l'air filtré. [0006 ] La fonction d'étanchéité d'un filtre à air a donc en général deux aspects : - assurer une étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur du filtre à air, et [0007] assurer une bonne séparation entre les deux volumes intérieurs du filtre à air pour que l'air sale arrivant dans le filtre à air traverse nécessairement l'élément filtrant. [0008] Ces deux aspects sont parfois traités par des moyens d'étanchéité distincts, comme dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR 2 261 041. Dans ce document, un premier joint assure l'étanchéité du boîtier en s'interposant entre le fond de cuve et le couvercle, tandis qu'un second joint solidaire d'une cartouche filtrante disposée à l'intérieur du boîtier sépare nettement les deux volumes intérieurs. [0009 ] La séparation des deux aspects de la fonction d'étanchéité comporte l'avantage de permettre de limiter certaines contraintes imposées à l'élément filtrant pour réaliser au moins partiellement cette étanchéité ou au joint assurant l'étanchéité du boîtier. En revanche, cela complique le filtre à air et son assemblage. [0010 ] La demande de brevet japonais publiée sous le numéro JP 2004-3418 divulgue également une solution envisagée pour limiter les contraintes imposées à l'élément filtrant, grâce à une disposition particulière du joint d'étanchéité qu'il comporte. [0011 ] Il peut cependant être avantageux de combiner les deux aspects de la fonction d'étanchéité, de manière à simplifier le filtre à air. [0012 ] L'invention a donc plus particulièrement pour objet un filtre à air comportant un boîtier comprenant un fond de cuve et un couvercle assemblés de manière démontable, un élément filtrant comportant un support disposé par pincement entre deux surfaces périphériques de rapprochement du fond de cuve et du couvercle en position assemblée du boîtier, et au moins un joint d'étanchéité disposé entre ces deux surfaces périphériques de rapprochement. Un tel filtre à air de l'état de la technique est par exemple illustré sur la figure 1. [0013 ] Sur cette figure, un boîtier 10 de filtre à air comporte un fond de cuve 12 dans lequel est réalisée une entrée d'air 14 et un couvercle 16 dans lequel est réalisée une sortie d'air 18. Le fond de cuve 12 et le couvercle 16 sont deux éléments distincts du boîtier 10 de filtre à air qui sont illustrés sur la figure 1 en position démontée. Le filtre à air comporte en outre un élément filtrant 20 qui comprend notamment un support 22, de forme générale plane, muni d'un joint d'étanchéité périphérique 24. [0014 ] Comme cela est représenté par deux flèches de positionnement sur la figure 1, lorsque le fond de cuve 12 et le couvercle 16 du boîtier 10 de filtre à air sont montés ensemble, le joint d'étanchéité périphérique 24 du support 22 est écrasé entre le fond de cuve 12 et le couvercle 16. Le support 22 de forme générale plane divise alors l'intérieur du filtre à air en deux volumes V1 et V2. Le premier volume intérieur V1 est délimité par le support 22, d'une part, et les parois du fond de cuve 12, d'autre part. Le second volume intérieur V2 est délimité par le support 22, d'une part, et les parois du couvercle 16, d'autre part. Le joint d'étanchéité périphérique 24 remplit donc la fonction d'étanchéité du boîtier 10 vis-à-vis de l'extérieur, mais aussi la fonction de séparation étanche entre les volumes intérieurs V1 et V2. Malheureusement, cette disposition impose des contraintes mécaniques sur le joint d'étanchéité à cause de la circulation d'air à travers l'élément filtrant. [0015 ] En outre, dans tous les exemples précités, l'élément filtrant est de conception et de fabrication assez complexe puisqu'il faut concevoir séparément l'élément filtrant en tant que tel et le joint d'étanchéité, qui sont fabriqués à l'aide de matériaux différents puisque le joint d'étanchéité doit notamment être déformable. Ensuite, le joint d'étanchéité doit être monté manuellement par un opérateur sur l'élément filtrant. [0016 ] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un filtre à air qui permette de s'affranchir des problèmes soulevés par les filtres connus et cités ci-dessus. [0017 ] L'invention a donc pour objet un filtre à air comportant un boîtier comprenant un fond de cuve et un couvercle assemblés de manière démontable, un élément filtrant comportant un support disposé par pincement entre deux surfaces périphériques de rapprochement du fond de cuve et du couvercle en position assemblée du boîtier, et au moins un joint d'étanchéité disposé entre ces deux surfaces périphériques de rapprochement, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité est solidaire du boîtier. [0018 ] Ainsi, en dissociant le joint d'étanchéité de l'élément filtrant et en le solidarisant au boîtier, on libère la fonction de filtration de la fonction d'étanchéité. Par conséquent, les contraintes mécaniques imposées sur le joint d'étanchéité sont moindres et la fabrication de l'élément filtrant est également plus simple. On notera que le pincement du support de l'élément filtrant suffit pour réaliser la séparation entre les deux volumes intérieurs (air non filtré / air filtré) du filtre à air. [0019 ] De façon optionnelle, le joint d'étanchéité est solidaire du fond de cuve du boîtier. [0020 ] Dans ce cas, de façon optionnelle également, le fond de cuve peut comporter un bord périphérique comprenant une lèvre d'appui, s'étendant vers l'extérieur d'un volume intérieur délimité par le support et le fond de cuve, entourée par un bord rabattu du couvercle, le joint d'étanchéité étant disposé sur cette lèvre d'appui. [0021 ] De façon optionnelle, le joint d'étanchéité est solidaire du couvercle. [0022 ] Dans ce cas, de façon optionnelle également, le couvercle peut comporter un bord rabattu entourant un bord périphérique du fond de cuve, le joint d'étanchéité étant disposé sur une face d'appui intérieure du bord rabattu. [0023 ] De façon optionnelle également, le joint d'étanchéité est disposé par écrasement, et le support de l'élément filtrant par pincement, entre la face d'appui intérieure du bord rabattu du couvercle et la lèvre d'appui du bord périphérique du fond de cuve. [0024] De façon optionnelle également, la face d'appui intérieure du bord rabattu du couvercle et/ou la lèvre d'appui du bord périphérique du fond de cuve comporte une saille périphérique conformée pour pincer le support de l'élément filtrant en position assemblée du boîtier. [0025] De façon optionnelle également, le joint d'étanchéité est fixé par surmoulage sur le fond de cuve ou sur le couvercle du boîtier. Ceci comporte l'avantage qu'un tel surmoulage peut être réalisé de façon automatique sur le fond de cuve ou sur le couvercle. [0026] De façon optionnelle également, l'élément filtrant comporte en outre une cartouche filtrante solidaire du support et un pré-filtre solidaire de la cartouche filtrante. [0027] Enfin, l'invention a également pour objet un moteur à combustion interne comportant une canalisation de prise d'air, un circuit d'alimentation en air filtré et un filtre à air tel que défini précédemment dont une entrée d'air est connectée à la canalisation de prise d'air et dont une sortie d'air est connectée au circuit d'alimentation en air filtré. [0028] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : • la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement en coupe la structure générale d'un filtre à air de l'état de la technique avant montage de son couvercle sur son fond de cuve, • la figure 2 représente schématiquement en coupe la structure générale d'un filtre à air selon un premier mode de réalisation de l'invention avant montage de son couvercle sur son fond de cuve, • la figure 3 représente schématiquement en coupe la structure générale d'un filtre à air selon un deuxième mode de réalisation de l'invention avant montage de son couvercle sur son fond de cuve, • la figure 4 représente schématiquement en coupe le filtre à air de la figure 2 ou 3 après montage du couvercle sur le fond de cuve et intégration du filtre à air dans un ensemble de moteur à combustion interne, • la figure 5 représente schématiquement en coupe la structure générale d'un filtre à air selon un troisième mode de réalisation de l'invention avant montage de son couvercle sur son fond de cuve, • la figure 6 représente schématiquement en coupe le filtre à air de la figure 5 après montage du couvercle sur le fond de cuve et intégration du filtre à air dans un ensemble de moteur à combustion interne. [0029 ] Sur la figure 2, un filtre à air selon un premier mode de réalisation de l'invention comporte un boîtier 10 comprenant un fond de cuve 12 dans lequel est réalisée une entrée d'air 14 et un couvercle 16 dans lequel est réalisée une sortie d'air 18. Le fond de cuve 12 et le couvercle 16 sont deux éléments distincts du boîtier 10 de filtre à air qui sont illustrés sur la figure 2 en position démontée. [0030 ] Le filtre à air comporte en outre un élément filtrant 20 qui comprend notamment un support 22, de forme générale plane. Le filtre à air comporte aussi un joint d'étanchéité périphérique 24 solidaire du couvercle 16 du boîtier 10. [0031 ] L'élément filtrant 20 comporte plus précisément une cartouche filtrante 26 solidaire du support 22 et éventuellement un pré-filtre 28 monté sur la cartouche filtrante 26. [0032 ] Comme cela est représenté par deux flèches de positionnement sur la figure 2, lorsque le fond de cuve 12 et le couvercle 16 du filtre à air sont montés ensemble, le joint d'étanchéité périphérique 24 est écrasé entre le fond de cuve 12 et le couvercle 16, ce qui assure l'étanchéité du boîtier 10 vis-à-vis de l'extérieur. Le support 22 de forme générale plane est, quant à lui, pincé entre le fond de cuve 12 et le couvercle 16. Il divise alors l'intérieur boîtier 10 du filtre à air en deux volumes V1 et V2. Le premier volume intérieur V1 est délimité par le support 22, d'une part, et les parois du fond de cuve 12, d'autre part. Le second volume intérieur V2 est délimité par le support 22, d'une part, et les parois du couvercle 16, d'autre part. On notera que, du fait du pincement du support 22 par les éléments du boîtier 10 sur toute sa périphérie, l'air entrant par l'entrée 14 et sortant par la sortie 18 passe nécessairement à travers la cartouche filtrante 26. [0033 ] Pour réaliser concrètement l'assemblage du filtre à air, le couvercle 16 comporte un bord rabattu 30 entourant un bord périphérique 32 correspondant du fond de cuve 12. Plus précisément, le bord périphérique 32 du fond de cuve 12 comporte une lèvre d'appui 34 s'étendant vers l'extérieur du premier volume intérieur V1 et destinée à être entourée par le bord rabattu 30 du couvercle 16. [0034 ] Le bord rabattu 30 du couvercle 16 comporte, quant à lui, une face d'appui intérieure 36 sur laquelle est positionné de façon solidaire le joint d'étanchéité périphérique 24. Le joint d'étanchéité périphérique 24 est par exemple fixé par surmoulage sur la face d'appui intérieure 36. Le bord rabattu 30 comporte en outre une face latérale intérieure 38 entourant latéralement le bord périphérique 32 du fond de cuve 12. [0035 ] Le support 22 de l'élément filtrant 20 est destiné à s'interposer entre la lèvre d'appui 34 du bord périphérique 32 du fond de cuve 12 et la face d'appui intérieure 36 du bord rabattu 30 du couvercle 16 à l'intérieur du joint d'étanchéité périphérique 24. La forme périphérique extérieure du support 22 de l'élément filtrant 20 correspond donc sensiblement à la forme périphérique intérieure du joint d'étanchéité périphérique 24, mais de dimensions légèrement plus petites pour maintenir un jeu de positionnement. [0036 ] La figure 3 illustre un filtre à air selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en position démontée du boîtier 10. Ce second mode de réalisation diffère du précédent uniquement en ce que le joint d'étanchéité périphérique 24 est positionné de façon solidaire sur la lèvre d'appui 34 du bord périphérique 32 du fond de cuve 12. Il est par exemple fixé par surmoulage sur cette lèvre d'appui 34. [0037 ] Comme cela est représenté sur la figure 4, en position montée du filtre à air, le fond de cuve 12 et le couvercle 16 sont assemblés par rapprochement de la lèvre d'appui 34 du bord périphérique 32 et de la face d'appui intérieure 36 du bord rabattu 30. Le joint périphérique 24, qu'il soit solidaire du couvercle 16 (premier mode de réalisation) ou du fond de cuve 12 (deuxième mode de réalisation), est alors écrasé entre la face d'appui intérieure 36 et la lèvre d'appui 34 assurant ainsi l'étanchéité du boîtier 10. Quant au support 22 de l'élément filtrant 20, il est alors pincé entre la face d'appui intérieure 36 et la lèvre d'appui 34 assurant la bonne séparation des volumes intérieurs V1 et V2. [0038 ] Le maintien du fond de cuve 12 et du couvercle 16 assemblés est assuré, de façon classique, par exemple par des crochets (non représentés), ou par d'autres moyens de fixation démontables permettant l'accès à la cartouche filtrante 26. [0039 ] Le filtre à air tel que représenté sur la figure 4 est l'un des éléments d'un moteur à combustion interne 40 illustré partiellement. Ce moteur à combustion interne 40 comporte notamment une canalisation de prise d'air 42 connectée à l'entrée d'air 14 du fond de cuve 12 et un circuit d'alimentation en air filtré 44 connecté à la sortie d'air 18 du couvercle 16. Le circuit d'alimentation en air filtré 44 est dirigé, soit vers un répartiteur d'admission d'air du moteur 40 s'il s'agit d'un moteur à combustion interne atmosphérique, soit vers un turbocompresseur du moteur 40, s'il s'agit d'un moteur à combustion interne suralimenté. [00401 La figure 5 illustre un filtre à air selon un troisième mode de réalisation de l'invention, en position démontée du boîtier 10. Ce troisième mode de réalisation diffère du précédent uniquement en ce que la face d'appui intérieure 36 du bord rabattu 30 du couvercle 16 et la lèvre d'appui 34 du bord périphérique 32 du fond de cuve 12 comportent chacune une saille périphérique conformée pour pincer le support 22 de l'élément filtrant 20 en position assemblée du boîtier 10. [0041 ] La face d'appui intérieure 36 du bord rabattu 30 du couvercle 16 présente donc une première saillie 46, par exemple en forme de créneau et venue de matière avec le couvercle 16, s'étendant sur toute la périphérie intérieure de la face d'appui intérieure 36. La lèvre d'appui 34 du bord périphérique 32 du fond de cuve 12 présente de la même façon une seconde saillie 48, par exemple également en forme de créneau et venue de matière avec le fond de cuve 12, s'étendant sur toute la périphérie intérieure de la lèvre d'appui 34. La section de ces saillies est représentée comme étant rectangulaire, mais selon d'autres variantes possibles, elle pourrait être triangulaire ou en demi-cercle. [0042 ] En variante également, le joint d'étanchéité 24 pourrait être solidaire du couvercle, comme envisagé dans le premier mode de réalisation décrit précédemment. [0043 ] Comme cela est visible sur la figure 6, dans ce troisième mode de réalisation, lorsque le couvercle 16 est assemblé sur le fond de cuve 12, les deux saillies 46 et 48 disposées en vis-à-vis pincent le support 22 de l'élément filtrant 20 au voisinage de sa périphérie, tandis que le joint d'étanchéité 24 est comprimé par la lèvre d'appui 34 du bord périphérique 32 et la face d'appui intérieure 36 du bord rabattu 30. [0044 ] Il apparaît clairement qu'un filtre à air tel que ceux décrits précédemment permet de découpler la fonction étanchéité de la fonction filtration. La fonction d'étanchéité n'est alors plus soumise aux contraintes mécaniques qui s'exercent sur l'élément filtrant traversé par l'air d'alimentation du moteur. Il en résulte une meilleure fiabilité de l'étanchéité. [0045 ] En outre ce type de filtre à air permet d'envisager des technologies de cartouches filtrantes simplifiées par la réalisation de ces cartouches filtrantes en une seule étape sans opération manuelle de mise en place de joints d'étanchéité. Il en résulte un gain en termes de coûts de fabrication et de montage des éléments filtrants. Cet avantage ne s'obtient pas au prix d'une fabrication et d'un montage plus complexes des éléments du boîtier de filtre à air, puisque le surmoulage du joint d'étanchéité peut être facilement automatisé sur le fond de cuve ou sur le couvercle du boîtier. [0046 ] Il apparaît aussi qu'une cartouche filtrante convenant pour un filtre à air tel que ceux décrits précédemment peut être conçue à l'aide d'une seule matière, puisqu'elle ne comporte plus de joint d'étanchéité. Par conséquent, elle devient recyclable sans opération de désassemblage. Il en résulte un avantage écologique. [0047 ] Enfin, un recouvrement du joint d'étanchéité sur l'élément filtrant n'est plus nécessaire pour assurer la tenue mécanique de l'ensemble, puisqu'il est solidaire du boîtier.
Cela permet d'augmenter la surface frontale de filtration disponible sur l'élément filtrant sans augmentation de volume global du filtre à air. La place occupée dans la zone de sous-capot du véhicule automobile comportant un tel filtre à air est donc optimisée.10