FR3058505B1 - Dispositif de filtration d’air pour vehicule et vehicule equipe de ce dispositif de filtration - Google Patents

Dispositif de filtration d’air pour vehicule et vehicule equipe de ce dispositif de filtration Download PDF

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Abstract

Le dispositif (1) de filtration d'air comprend un boîtier (2) ayant une entrée d'air (20) et une sortie d'air, et un élément (4) filtrant positionné à l'intérieur du boîtier (2), l'élément (4) filtrant comprenant une succession de plis (41) sensiblement parallèles, une partie (4a) haute et une partie (4b) basse de part et d'autre d'un plan médian de l'élément (4) filtrant, la partie (4a) haute étant située côté sortie d'air (21) du boîtier (2) et la partie (4b) basse étant située côté entrée d'air (20) du boîtier (2), le dispositif (1) comprenant une pluralité d'organes (6) de maintien s'étendant au moins dans la partie (4b) basse de l'élément (4) filtrant entre des plis (41) de l'élément (4) filtrant.

Description

La présente invention concerne un dispositif de filtration pour un véhicule, et un véhicule comprenant ce dispositif de filtration.
Sur un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne, le flux d'air qui alimente le moteur passe au travers d'un filtre à air qui retire les particules indésirables telles que poussières, sable, insectes, etc. Les particules présentes dans l'air ont un effet perturbateur sur le fonctionnement du moteur, en augmentent l'usure et risquent de l'endommager.
Par filtre à air, on entend un boîtier composé d'une cuve, d'un couvercle et d'un élément filtrant en papier ou en matériau synthétique, généralement plissé afin d'augmenter la surface filtrante.
Sous l'effet des contraintes engendrées par le flux d'air et la masse des poussières et particules accumulées, les plis de l'élément filtrant changent de forme ; ces plis tendent généralement à gonfler, se rapprocher les uns des autres, si bien que la section de passage d'air se réduit, affectant les performances de filtration, la perte de charge, ainsi que la stabilité du flux d'air en sortie.
De plus, ces changements de forme des plis, auxquels s'ajoute le colmatage progressif de l'élément filtrant par les poussières, ont pour conséquence une augmentation de la perte de charge. Cette perte de charge peut être d'autant plus importante que l'élément filtrant est souple et que la hauteur des plis est importante.
Par ailleurs, les dispositifs de filtration existants comprennent une cuve de filtre à air à l'intérieur de laquelle est positionné l'élément filtrant.
Pour éviter que cette cuve où est placé l'élément filtrant, de forme généralement parallélépipédique, forme une caisse de résonance susceptible de générer du bruit en fonctionnement du véhicule, il est connu de prévoir des nervures de rigidification s'étendant sur les parois extérieures de la cuve. Ces nervures de rigidification visent à éviter que la cuve présente des modes propres pouvant conduire à des vibrations trop importantes.
Or, ces nervures de rigidification conduisent soit à un encombrement plus important du dispositif de filtration, soit à une réduction du volume intérieur disponible et donc de la surface filtrante.
Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant un dispositif de filtration d'air pour véhicule ayant des performances de filtration, une stabilité de débit ainsi qu'une durée de vie améliorées. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de filtration d'air pour un véhicule, caractérisé en ce que le dispositif comprend un boîtier ayant une entrée d'air et une sortie d'air, et un élément filtrant positionné à l'intérieur du boîtier, l'élément filtrant comprenant une succession de plis sensiblement parallèles, une partie haute et une partie basse de part et d'autre d'un plan médian de l'élément filtrant, la partie haute étant située côté sortie d'air du boîtier et la partie basse étant située côté entrée d'air du boîtier, le dispositif comprenant une pluralité d'organes de maintien s'étendant au moins dans la partie basse de l'élément filtrant entre des plis de l'élément filtrant.
Ainsi, le dispositif de filtration selon l'invention permet de réduire la perte de charge, et d'accroître la durée de vie, les performances de filtration, et la stabilité du flux d'air en sortie du dispositif de filtration. Les organes de maintien font en effet obstacle au rapprochement des plis bas de l'élément filtrant, et permettent donc de maintenir un écart entre ces plis bas de l'élément filtrant.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien sont venus de matière avec le boîtier.
Ainsi, cela réduit les risques de générer du bruit en fonctionnement, tout en simplifiant et réduisant la durée du procédé de fabrication.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien sont des nervures sensiblement parallèles.
La forme de nervure permet de rigidifier le boîtier et donc éviter l'apparition de modes propres de vibration. Cela évite de prévoir des nervures de rigidification à l'extérieur du boîtier, si bien que le dispositif de filtration peut soit être plus compact, soit offrir une surface filtrante plus grande pour améliorer la durée de vie.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien s'étendent à au moins un côté de l'élément filtrant.
Ainsi, les organes de maintien ne perturbent pas l'écoulement du flux d'air tout en assurant un maintien efficace des plis de l'élément filtrant.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien s'étendent à partir d'une paroi latérale du boîtier.
Cela limite les risques de vibration, donc de bruit, générés en fonctionnement.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien s'étendent à partir d'un épaulement du boîtier.
Cela évite que les organes de maintien perturbent l'écoulement du flux d'air s'écoulant vers l'élément filtrant. Les performances du dispositif de filtration sont ainsi améliorées.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien présentent une largeur décroissante en direction de la partie haute de l'élément filtrant.
Cette caractéristique permet aux organes de maintien de s'étendre au plus proche des plis hauts, afin d'améliorer davantage le maintien des plis de l'élément filtrant.
Selon un mode de réalisation préféré, les organes de maintien s'étendent dans des espaces inter-plis de l'élément filtrant.
Cette caractéristique offre des performances améliorées.
Selon un autre aspect, l'invention a aussi pour objet un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant un dispositif de filtration d'air ayant les caractéristiques précitées.
La sortie d'air du dispositif de filtration est reliée à un moteur du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 2 est une vue de dessus d'une partie d'un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 est une vue d'un détail de la figure 3,
La figure 5 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 6 est une vue en coupe partielle d'un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 7 est une vue d'un détail de la figure 6,
La figure 8 est une vue schématique d'un élément filtrant et d'organes de maintien d'un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre un dispositif 1 de filtration selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 1 de filtration est destiné à équiper un véhicule, notamment un véhicule automobile, pour filtrer un flux d'air alimentant un moteur, notamment un moteur à combustion interne, de ce véhicule.
Le dispositif 1 de filtration comprend un boîtier 2 et un élément 4 filtrant visible sur les figures 5 à 8. Le boîtier 2 délimite un volume intérieur dans lequel est positionné l'élément 4 filtrant.
Le boîtier 2 comprend une entrée d'air 20 et une sortie d'air 21. La sortie d'air 21 est destinée à être reliée au moteur du véhicule. L'entrée d'air 20 et la sortie d'air 21 communiquent avec le volume intérieur délimité par le boîtier 2. L'élément 4 filtrant est agencé entre l'entrée d'air 20 et la sortie d'air 21, en travers du passage permettant au flux d'air de circuler depuis l'entrée d'air 20 jusqu'à la sortie d'air 21.
Le boîtier 2 peut comprendre une partie inférieure ou cuve 22, et une partie supérieure ou couvercle 23. L'entrée d'air 20 est ici ménagée à travers la cuve 22; la sortie d'air 21 est ici ménagée à travers le couvercle 23. Le couvercle 23 est destiné à être emboîté contre la cuve 22, et fixé à celle-ci par des moyens de fixation comme des cavaliers 28. La cuve 22, et/ou le couvercle 23, est réalisée, de préférence, en matériau thermoplastique et est fabriquée par moulage par injection.
La cuve 22 peut présenter une forme sensiblement parallépipédique. La cuve 22 peut présenter une paroi 24 de fond, ici de forme hémicylindrique, et une paroi 25 latérale, comme visible sur la figure 3. La paroi 25 latérale s'étend depuis la paroi 24 de fond jusqu'à un rebord 26 péripérique. La cuve 22 présente une ouverture 27, délimitée par le rebord 26 périphérique. Le rebord 26 peut présenter deux côtés 26a longitudinaux et deux côtés 26b transversaux. L'ouverture 27 peut présenter une forme similaire à celle de l'élément 4 filtrant, par exemple une forme rectangulaire, carrée, trapézoïdale, etc., de sorte que l'élément 4 filtrant s'étend à travers toute l'ouverture 27. Le couvercle 23 est destiné à obturer l'ouverture 27 une fois mis en place sur la cuve 22.
On précise aussi que la description est réalisée par rapport à un référentiel cartésien lié au boîtier 2, l'axe X étant orienté dans la direction transversale du boîtier 2, l'axe Y étant orienté dans la direction longitudinale du boîtier 2, et l'axe Z étant orienté dans la direction verticale du boîtier 2. Ainsi, les orientations, directions et déplacements longitudinaux, transversaux, verticaux, avant ou arrière, haut ou bas, sont définis par rapport à ce référentiel. L'élément 4 filtrant est destiné à filtrer l'air circulant depuis l'entrée d'air 20 jusqu'à la sortie d'air 21. L'élément 4 filtrant sépare donc le volume intérieur du boîtier 2 en deux, à savoir une partie correspondant à un volume d'air non filtré, où débouche l'entrée d'air 20, communément appelée « air sale », et une partie correspondant à un volume d'air filtré, débouchant sur la sortie d'air 21, communément appelée « air propre ». L'élément 4 filtrant est agencé en travers de l'ouverture 27, dans la cuve 22, et obture celle-ci. L'élément 4 filtrant comprend un média filtrant comme par exemple une nappe 40, en papier, textile ou matériau synthétique, plus particulièrement un matériau synthétique non tissé résilient tel qu'un matériau polyester ou cellulosique. Cette nappe 40 d'un média filtrant est destinée à filtrer l'air provenant de la partie air sale, en retenant poussières, particules, insectes, etc. L'élément filtrant 4 peut être mono matière.
La nappe 40 est pliée en accordéon de manière à présenter une succession de plis 41, parallèles entre eux, s'étendant selon une direction transversale X. Les plis 41 sont alternés par rapport à un plan A médian horizontal de l'élément 4 filtrant, illustré sur la figure 8, séparant l'élément 4 en deux moitiés sensiblement similaires, dont une partie 4a haute, orientée côté couvercle 23, et une partie 4b basse, orientée côté cuve 22. La plan médian peut être sensiblement parallèle au plan de l'ouverture 27. Les plis 41 alternent donc entre des plis hauts 41a et des plis bas 41b.
Entre deux plis 41 successifs, la nappe 40 présente des pans 44. L'espace côté air sale entre deux plis bas 41b consécutifs est ici appelé espace inter-plis. L'espace côté air propre entre deux pans 44 consécutifs issus d'un même pli bas 41a est ici appelé espace intra-pli. L'élément filtrant 4 présente deux rebords longitudinaux 42 communément appelés 'pleat lock' disposés au sommet des plis hauts 41a. Les rebords longitudinaux 42 sont formés par un écrasement latéral des plis 41a.
Le dispositif 1 de filtration comprend une pluralité d'organes 6 de maintien destinés à maintenir les plis 41, notamment les plis bas 41b, en place pendant le fonctionnement du dispositif 1 de filtration d'air, de manière à éviter que les plis 41 se déforment et se rapprochent sous l'effet du flux d'air.
Les organes 6 de maintien s'étendent entre des plis 41, notamment des plis bas 41b. De préférence, les organes 6 de maintien s'étendent dans des espaces inter-plis de l'élément 4 filtrant. Il y a par exemple un organe 6 de maintien dans chaque espace inter-pli, comme visible sur la figure 8. Les organes 6 de maintien sont situés préférentiellement dans la partie air sale.
Les organes 6 de maintien s'étendent au moins dans la partie 4b basse de l'élément 4 filtrant, ce qui permet un meilleur maintien des plis bas 41b qui sont les plus sujets à déformation en cours de fonctionnement du dispositif 1 de filtration. Les organes 6 de maintien peuvent en outre s'étendre dans la partie 4a haute de l'élément 4 filtrant, comme visible sur la figure 8. De préférence, au moins une partie des organes 6 de maintien s'étend à hauteur des plis bas 41b, entre ceux-ci.
Les organes 6 de maintien sont avantageusement solidaires du boîtier 2, plus précisément de la cuve 22. Les organes 6 de maintien s'étendent en saillie vers l'intérieur du boîtier 2, notamment à partir de et le long de la paroi 25 latérale.
Bien que cela ne soit pas représenté, on notera que le boîtier 2, notamment la cuve 22, peut présenter un décrochement formant un épaulement dans un plan horizontal XY, et les organes 6 de maintien peuvent le cas échéant s'étendre à partir de cet épaulement.
Comme représenté sur la figure 3, la pluralité d'organes 6 de maintien s'étend à un côté longitudinal de la cuve 22, de préférence aux deux côtés longitudinaux de la cuve 22, par exemple de manière symétrique par rapport à un plan médian vertical YZ. Les organes 6 de maintien peuvent être agencés à intervalles réguliers dans la direction longitudinale Y de la cuve 22.
Par ailleurs, la pluralité d'organes 6 de maintien s'étend au niveau d'un côté longitudinal de l'élément 4 filtrant, de préférence au niveau des deux côtés longitudinaux de l'élément 4 filtrant, et offrent ainsi un maintien latéral des plis 41, sans entraver le flux d'air circulant à travers l'élément 4 filtrant.
Les organes 6 de maintien sont avantageusement venus de matière avec le boîtier 2, notamment la cuve 22. Par exemple, les organes 6 de maintien sont venus de moulage avec la cuve 22. Ainsi, les organes 6 de maintien sont intégrés à la cuve 22 dont ils font partie intégrante.
De préférence, les organes 6 de maintien sont des nervures sensiblement parallèles entre elles. Ainsi, ces nervures agencées à l'intérieur du boîtier permettent de rigidifier celui-ci ; le dispositif 1 de filtration est donc avantageusement exempt de nervures de rigidification s'étendant le long d'une paroi externe du boîtier 2.
Les nervures formant les organes 6 de maintien s'étendent longitudinalement selon une direction verticale Z, c'est-à-dire ici de façon sensiblement orthogonale aux plis 41 et au plan de l'ouverture 27. Les nervures formant les organes 6 de maintien sont ainsi orientées dans l'axe du flux d'air, ce qui évite d'entraver et de perturber l'écoulement du flux d'air.
Comme illustré schématiquement sur la figure 8, les organes 6 de maintien, vus dans un plan vertical YZ, peuvent présenter une largeur décroissante en direction des plis hauts 41a. Par exemple, les organes 6 de maintien peuvent présenter une forme sensiblement triangulaire comme représenté sur la figure 8. L'invention concerne aussi un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant le dispositif 1 de filtration d'air ayant tout ou partie des caractéristiques décrites ci-dessus. La sortie d'air 21 de ce dispositif 1 de filtration est reliée à un moteur, notamment un moteur à combustion interne, du véhicule.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (1) de filtration d'air pour un véhicule, caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend un boîtier (2) ayant une entrée d'air (20) et une sortie d'air (21), et un élément (4) filtrant positionné à l'intérieur du boîtier (2), l'élément (4) filtrant comprenant une succession de plis (41) sensiblement parallèles, une partie (4a) haute et une partie (4b) basse de part et d'autre d'un plan médian (A) de l'élément (4) filtrant, la partie (4a) haute étant située côté sortie d'air (21) du boîtier (2) et la partie (4b) basse étant située côté entrée d'air (20) du boîtier (2), le dispositif (1) comprenant une pluralité d'organes (6) de maintien s'étendant au moins dans la partie (4b) basse de l'élément (4) filtrant entre des plis (41) de l'élément (4) filtrant, dans lequel les organes (6) de maintien sont venus de matière avec le boîtier (2).
  2. 2. Dispositif (1) de filtration selon la revendication 1, dans lequel les organes (6) de maintien sont des nervures sensiblement parallèles.
  3. 3. Dispositif (1) de filtration selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les organes (6) de maintien s'étendent à au moins un côté de l'élément (4) filtrant.
  4. 4. Dispositif (1) de filtration selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les organes (6) de maintien s'étendent à partir d'une paroi (25) latérale du boîtier (2).
  5. 5. Dispositif (1) de filtration selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les organes (5) de maintien s'étendent à partir d'un épaulement du boîtier (2).
  6. 6. Dispositif (1) de filtration selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les organes (6) de maintien présentent une largeur décroissante en direction de la partie (4a) haute de l'élément (4) filtrant.
  7. 7. Dispositif (1) de filtration selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les organes (6) de maintien s'étendent dans des espaces inter-plis de l'élément (4) filtrant.
  8. 8. Véhicule, notamment véhicule automobile, comprenant un dispositif (1) de filtration selon l'une des revendications 1 à 7.
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