JP4726131B2

JP4726131B2 - 流体フィルタ

Info

Publication number: JP4726131B2
Application number: JP2006036545A
Authority: JP
Inventors: ドゥボラツェッククレメンス; ミュンケルカールハインツ; バオダーラルフ; クゥオングゥエンドゥック
Original assignee: マンウントフンメルゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2006226289A; DE102005007018A1; ATE429966T1; EP1693096B1; EP1693096A2; EP1693096A3; DE502006003579D1

Description

本発明は、流体入口および出口を備えた開口部を有するコップ状のハウジングと、該入口と出口の間にフィルタエレメントが液密に配置された流体フィルタ、特に内燃機関用のオイルフィルタに関する。

現状技術において公知の流体フィルタ、特に内燃機関用のオイルフィルタには、一方においては内燃機関の運転停止時にフィルタからの流体の流出を防ぐために、また他方においてはフィルタ交換の際に流体が流出するのを防ぐために、非常に多くの場合逆流防止膜体と逆流防止弁が設けられている。

特許文献１（ＤＥ４１４０１４０Ａ１）にねじ込み式の流体フィルタ、特に内燃機関用の潤滑油フィルタが開示されている。該フィルタは、交換可能なフィルタエレメント内部の流体出口部の端板に取り付けられて弁体を囲む膜体と、該膜体体内に装着された弁体とスプリングとからなる逆流防止弁を有する。弁体は膜体との間を液密にするようにスプリングの張力により膜体に押し付けられている。

この構成は、逆流防止の機能を果たすために多数の部品を要し、これらの部品は異なる材料で製作されるという欠点を有する。
ＤＥ４１４０１４０Ａ１

本発明の課題は、現状技術の逆流防止膜体と逆流防止弁を組合せた構造の複雑さを緩和するように改良した流体フィルタ、特に内燃機関用のオイルフィルタを提供することにある。

この課題は、流体入口および出口を備えた開口部を有するコップ状のハウジングと、該入口と出口の間にフィルタエレメントが液密に配置された流体フィルタ、特に内燃機関用のオイルフィルタであって、
前記コップ状ハウジングの開口部に、柔軟性を有する材料からなる逆流防止膜体が配置され、該逆流防止膜体は、外周領域に位置し前記流体入口側を閉鎖可能とする第１の逆流防止部と、該第１の逆流防止部の半径方向内側領域に位置し前記流体出口側を閉鎖可能とする第２の逆流防止部とが一体に形成されているとともに、
該逆流防止膜体における素材の柔軟性と、前記流体入口若しくは出口側より付勢される流体圧とを利用して、前記第１の逆流防止部と第２の逆流防止部が夫々閉鎖若しくは開放可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の流体フィルタ、特に内燃機関用のオイルフィルタは流体の入口および出口を備えたコップ状のハウジングを有し、該入口と出口の間にフィルタエレメントが液密に配置されている。前記コップ状ハウジングの開口部に一体型の逆流防止膜体が配置され、該逆流防止膜体により前記流体入口及び／或は流体出口が閉鎖可能である。これにより、つぎの可能性が成り立つ。
・フィルタが装着されて内燃機関の運転中には、逆流防止膜体により入口および出口が開かれる。
・内燃機関の運転停止中でフィルタが装着されているときには、入口および出口が閉じられるか、あるいは入口のみが閉鎖される。
・フィルタを取り外した状態では、入口および出口は再び閉鎖される。

該流体フィルタは、回転取付けフィルタあるいはオイルモジュールとして製作することができる。ハウジングは金属材料あるいは合成物質で製作することができ、フィルタエレメントはジグザグに折畳まれたて巻回され、あるいは交互に閉じられた通路を有して流体が正面側に流れるように形成された濾紙あるいは合成材料で製作することができる。これにより、逆流防止弁をスペースを極度に節減した膜体として製作することができ、コンパクトなフィルタとすることができる。

さらに、膜体は低コストでスプリングで付勢された籠型弁に較べて簡単に製作できる。このようなフィルタは、内燃機関の分野における流体、例えばオイル、燃料、あるいは水に対して使用することができる。内燃機関以外の用途、例えば水浄化装置等への使用も考えられる。

本発明の有利な実施形態では、フィルタエレメントは中空シリンダ状に形成され、該中空シリンダ状フィルタエレメントの内周部には支持筒が同心軸状に配置され、少なくともコップ状ハウジングの開口部に正面側端板を有し、前記逆流防止膜体が前記端板に取外し可能或は取外し不可能に取り付けてある。その結合は接着剤、溶接、あるいは現状技術で知られた取外し不可能に結合する方法で行なうことができる。このようすると、なかんずく、逆流防止膜体がフィルタエレメントの交換の度に交換されて流体フィルタ装置の全寿命期間に亘って逆流防止機能が低下しないという利点がある。

本発明の他の実施形態では、フィルタの閉鎖端板に対して逆流防止膜体が取外し可能或は取外し不可能に取り付けてある。閉鎖端板としては、例えば回転取付けフィルタの場合、連結ヘッドに連結するための連結手段を有する、コップ状ハウジングの中空シリンダ状の端部と理解することができる。さらに、該閉鎖端板は既に存在するフィルタエレメントの端板とは無関係にフィルタエレメントと連結ヘッドとの連結域に配置される構成品であってよい。

さらに、他の実施形態として支持筒に対して前記逆流防止膜体を取外し可能或は取外し不可能に取り付けることも可能である。幾つかの適用の1つとして、中空シリンダ状に形成されたフィルタエレメントの場合、該フィルタエレメントの内側に圧力脈動によるフィルタエレメントの破損を防止するための支持筒が設けられる。該支持筒に対して前記逆流防止膜体を取外し可能あるいは取外し不可能な連結方法で取り付けることができる。取外し不可能な連結方法は、上記したように、勿論３つの実施例に適用できる。取外し可能な連結方法の場合は３つの全ての実施例に対して、取付け用突起による連結、あるいはクリップ連結、あるいは挟着により問題なく取外し可能に連結することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、逆流防止膜体は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で形成される。このような材料を選択することにより、フレキシブルでしかも固有の弾性を備えた膜体を製作することができる。該膜体は射出成形で容易に安価に製作することができ、合成物質の成分を僅か変えることにより、あるいは膜体の構造により、実際の圧縮状況に適合するようにすることができる。

逆流防止膜体を２種類の合成物質で形成することもでき、その際、軟らかい構成部分はシール作用に、硬い構成部分は端板、あるいは閉鎖端板との連結部に使われる。

逆流防止膜体はその外縁部に流体入口を閉鎖可能とする第１の逆流防止部があるような環状の連結平板部を有するのが好ましい。そしてさらに、該連結平板部は半径方向内側領域に同心に流体出口を閉鎖可能とする第2の逆流防止部を有する。そして、前記第１の逆流防止部は、例えばフレキシブルで弾力性があり、前記連結平板部に対してある角度をなすシール面が形成されており、前記第2の逆流防止部は前記環状連結平板部からホース状に延び、該ホースの先端でカモの嘴状になってシール機能を行なう。

本発明のさらに他の実施形態では、前記連結平板部はフィルタエレメントの端板，閉鎖端板、あるいは支持体に連結するための手段を有する。この連結は、例えば特殊な形状部を端板、閉鎖端板、あるいは支持体を貫通させて行なうか、あるいは例えばクリップなどで行なうことができる。

前記第1の逆流防止部は、逆流防止時、すなわち閉鎖された状態では、前記逆流防止部と同心に半径方向外側にあるシール面に密接している。該シール面は、例えばさらに他の端板、ハウジングから延びて形成された、あるいはフィルタの閉鎖端板から延びて形成されたシール面で形成することができる。

このように、一体型の逆流防止膜体を用いることにより、現状技術の逆流防止膜体と逆流防止弁の機能を果たすことができ、非常に簡単になる。これにより、大幅なコスト低減と最大のスペース利用がなされる。

上記およびその他の本発明の好ましい実施例の特徴が、請求項のほか、明細書及び図面から読み取れ、それらの特徴が個々にあるいは幾つかが組み合わされて本発明の実施形態に実施され、および他の分野で適用されて有利かつそれ自身保護され得る実施形態を具現することができ、それらに対して茲に保護を要請するものである。

本発明のさらなる詳細は以下に実施例の概略を示す図面を参照して行なわれる。

図１は流体フィルタ装置１０の断面を示し、コップ状のハウジング１１が差し込み継ぎ手方式によって連結ヘッド１２に連結されている。該連結ヘッドは別体の連結フランジであってもよいし、あるいは内燃機関の構成部材に直接に形成されてもよい。フィルタ装置は、例えばオイル、燃料、油圧作動流体、冷却剤等、内燃機関に使われる流体の濾過に利用することができる。フィルタ装置１０の連結ヘッド１２内には入口１３及び出口１４が位置する。出口１４はコップ状のハウジング１１と連結ヘッド１２の連結部の中央に位置し、入口１３は同様にコップ状のハウジング１１と連結ヘッド１２の連結部に前記出口に対して同心に位置する。コップ状のハウジング１１内にはフィルタエレメント１５が配置されている。該フィルタエレメント１５は一つあるいは複数のフィルタエレメントを収納する缶部材１６を有する。該缶部材１６はその外周がカップ状のハウジング１１の内壁１７に半径方向に支持され、同時に該缶部材１６に設けられた溝に第１のフィルタ筒体１９の外周を支持する。該缶部材１６は流体が通過できないように形成されており、前記第１の濾過筒体１９の外側を支持する支持筒の機能とカップ状のハウジング１１における圧力脈動に対して支える機能を果たすように形成されている。これにより、コップ状のハウジングにおける圧力脈動毎に対して支えるので、缶部材１６は比較的薄厚にすることができる。前記フィルタエレメントの内部には支持筒２０が同心に配置され、該支持筒を第２の濾過筒体２１が囲んでいる。これらの第１及び第２の濾過筒体は、ジグザグに折畳まれた濾過媒体、巻回された濾過媒体、それらの組合せ、あるいはその他現状技術で知られた濾過筒体に形成することができる。前記両濾過筒体は前記缶部材１６の底部領域で中心部に開口２４を有するリング状の端板２３により支持されている。該端板２３と一体にスプリング部２５が形成されており、該スプリング部が濾過筒体をハウシング底２２に対して支え、該スプリング部の軸方向上方へ向うばね力により濾過筒体は軸方向に安定に支持、固定される。半径方向の安定支持、固定は前記缶部材１６の内面によって行われる。濾過筒体の反対側の端部では、第１の濾過筒体１９は閉鎖端板２６を有する。第１の濾過筒体１９の内側の位置する第２の濾過筒体２１は第１の筒体１９よりも軸方向に少し高く延びており、該第2の濾過筒体２１の上面の閉鎖は中心部に出口１４を有する環状に形成された端板２７によって行なわれる。該端板２７は、逆流防止膜体２９に取り付けるために前記連結ヘッド１２の軸方向に突き出た取付け用突起２８を有する。該取付け用突起２８は前記端板２７に設けられていて、連結ヘッド12の軸方向に突き出る複数の釘状あるいはキノコ状をなしている。前記逆流防止膜体２９は前記端板２７に前記取付け用突起２８によって密接に結合され、内燃機関の運転停止時には流体入口１３を閉鎖し、整備時には流体出口１４を閉鎖する。特に逆流防止膜体２９は、例えば熱可塑性のエラストマー（ＴＰＥ）のような軟らかい熱可塑性のプラスチック材で形成される。前記閉鎖端板２６は、軸方向に同心に突き出る環状カラー３０を有し、その外周にはシールリング３１を装着するための溝３０が設けられている。該環状カラー３０は、コップ状ハウジング１１と連結ヘッド１２を連結する際に環状カラー挿入部３２に挿入され、その際前記シールリング３１は環状カラー３０と環状カラー挿入部３２との間をシールする。環状カラー挿入部３２には同心に流出管３３が配置され、該流出管は端板２７の開口に沈み、逆流防止膜体２９の逆流遮断部を開く。清浄前側と清浄側は逆流防止膜体２９と連結ヘッド１２に設けられた流出管３３の間でラヂアルシールが行なわれる。フィルタエレメント１５の液密シールのために、缶部材１６と閉鎖端板２６は結合部３４で例えば溶接あるいは接着剤により互いに分離不可能に液密に結合される。コップ状ハウジング１１には整備の際の取外し、取付けのための工具の嵌着部３５が設けられ、該工具嵌着部は、例えば六角穴あるいは突起とすることができる。整備の際には、そこに工具を嵌めてコップ状ハウジング１１を連結ヘッド１２から分離し、あるいは両者を再び連結する。缶部材１６の軸方向の一端側の外周に複数の固定用突起部分３６が半径方向外側に出っ張る突起の形に形成されている。これらはコップ状のハウジング１１の切欠き部ならびにコップ状のハウジング１１の缶部材の固定用形成部材内の切欠き部に嵌められるが、それは後続の図で示される。同時に、前記缶部材１６の固定用突起部分３６は閉鎖端板２６への結合部３４の役目もする。連結ヘッド１２には缶部材１６の固定用突起部分３６とコップ状ハウジング１１に設けられたに固定用形成部材からなる固定部が差し込まれて案内される案内部３７が設けられている。連結ヘッド１２の外周にはフィルタエレメント１５が装着されていない場合、あるいは間違ったフィルタエレメントが装着されている場合にはコップ状のハウジング１１と連結ヘッド間の連結を阻止する少なくとも一つの阻止手段３８が設けられている。その場合には、前記阻止手段３８がコップ状のハウジング１１の切欠き部４４に嵌って差し込み接合を阻止する。該阻止手段３８の機能については図7で説明する。

濾過される流体は連結ヘッド１２の入口１３から両濾過筒体19、２１の間の中間通路３９に流入し、内側の第2の濾過筒体２１を通過して支持筒２０内の清浄側流出室４０に入り、ついで流出管３３で開かれた逆流防止膜体２９から清浄側出口１４を通ってシステムに還流する。濾過されていない他の流体は前記中間通路３９から外側に流れて外側の第2の濾過筒体１９を半径方向外側に通過して缶部材の容積部に入って該容積部をハウジング底２２まで流れ、そこから清浄側出口１４を通ってシステムに還流することができる。

図2にはフィルタエレメント１５とコップ状ハウジング１１の組合せが断面図で示してある。図１に対応する構成には同じ符号が付してある。ここでは、連結ヘッド１２から分離されたフィルタエレメント１５を含むコップ状ハウジング１１では逆流防止膜体２９は清浄側の出口１４の領域は流出管３３がもはや存在しないので本来の形状に戻っており、フィルタエレメント１５内の流体が流出するのが防止されることが分かる。逆流防止膜体２９を熱可塑性エラストマーで形成することにより、流出管３３が取り外されると該防止膜体の出口側部をその弾性力のみで閉鎖する弾性復元力が働いて該出口側部が閉鎖される。

図３には内部にフィルタエレメント１５が配置されたコップ状ハウジング１１の斜視図が示してある。先の図と同じ構成には同じ符号が付してある。ここでは、端板２７を逆流防止膜体２９に結合する複数の取付け用突起２８が明瞭に認められる。そのほか、コップ状ハウジング１１の開口側の軸方向端部の周囲には複数のフィルタ装置１０内における差込み接続を行なうための固定用形成部材４２が等間隔に配置されている。フィルタエレメント１５が正しく装着された場合には、前記固定用部材４２の切欠き部４３には固定用突起部分３６が嵌り、固定用部材４２が完全につながることになる。フィルタエレメント１５が装着されていない場合、あるいはフィルタエレメントが切欠き部４３を通っていない場合には、固定用形成部材４２の切欠き部４３は空いており、コップ状ハウジング１１と連結ヘッド１２の差込み接続は阻止手段３８により阻止される。その場合は、該阻止手段３８が切欠き部４３に嵌っていてコップ状ハウジング１１の連結ヘッド１２に対する相対回転が阻止される。

図4にはコップ状ハウジング１１の斜視図が示してある。該コップ状ハウジング１１には、フィルタエレメント１５を取り付けるための切欠き部４４がハウジング１１開口端から円周を軸方向に延びて設けられており、該切欠き部４４は固定用形成部材４２の切欠き部４３で終わる。そして、フィルタエレメント１５はその固定用突起部分３６が切欠き部４４に嵌入され、固定用形成部材４２が完全につながるように固定用突起部分３６が切欠き部４３の終端まで来るように嵌め込まれる。これにより連結ヘッド１２へ連結するための固定用形成部４２が完成される。

図５にはフィルタエレメント１５の外殻をなす缶部材１６の断面図が示してある。該缶部材１６の外套面には複数の溝４５が設けられ、これらは缶部材１６内で第１のフィルタ筒体１９の支持面４６をなす。前記溝４５は缶部材１６の内周を完全には巡らないので、第１のフィルタ筒体１９を通過して濾過された流体はハウジングの底すなわち缶部材の底２２を通って清浄側流出室４０に容易に導かれることができる。缶部材１６には前記フィルタエレメントが取り付けられ、結合部３４で缶部材１６に連結される。このようにして、整備の際に周囲環境の汚染や交換されるフィルタが汚れるのを防止できる流体フィルタ装置が得られる。缶部材１６の開口端部における軸方向の接続はコップ状ハウジング１１の固定用成形部材４２の切欠き部４３に嵌る固定用突起部分３６によりなされる。

図6は逆流防止膜体の斜視図である。先の図と同じ構成には同じ符号が付してある。逆流防止膜体は基本的にフラットな形状に形成され、特に熱可塑性エラストマーで製作されて、フラットな部分には取付け用突起２８を介して端板２７に結合するための複数の穴４７が設けられている。該逆流防止膜体２９は外周領域にフラット部分を取り巻くシール面４８がフィルタ装置の入口領域を占めるように設けられ、濾過される流体の流入時には該シール面４８はその材料の柔軟性により閉鎖端板２６のシール面から押し下げられて流体が流入できる。内燃機関の運転停止時、つまり逆流防止膜体上に流体圧が掛かっていない時は、前記シール面４８はその弾性で入口１３を閉鎖する。逆流防止膜体２９には内側に同心に、フィルタエレメントを流体循環路から取り外した場合には出口を閉鎖する一種の閉鎖弁４９が形成されている。該出口閉鎖弁４９はカモの嘴状部を有し、該部分は取付け状態では連結ヘッド１２から突き出た流出管３３により開かれ、流出管３３が取り除かれたら再びその弾性により閉じられる。かくて、逆流防止膜体と逆流防止弁とが一体化された構造が得られる。

図7は阻止手段３８の利用の可能性を示す。先の図と同じ構成には同じ符号が付してある。図７には阻止手段部の断面を上から見た図が示してある。阻止手段３８は、連結ヘッド１２に設けられ、連結ヘッド１２にはロックピン５０およびばね手段５１が、ロックピン５０はばね手段５１のばね力に抗して半径方向に移動可能で、コップ状ハウジング１１と連結ヘッド１２を接続する際にフィルタエレメント１５が装着されていない場合にはロックピン５０がばね手段５１のばね力によって固定用形成部材４２の切欠き部４３に突き出て差込み接合する際の回転を阻止する。フィルタエレメント１５が正しく装着されている場合には、切欠き部４３および４４にはフィルタエレメント１５の固定用突起部分３６で埋められて固定用形成部材４２がつながった状態になり、ロックピン５０はばね手段５１のばね力に抗して連結ヘッドに押し戻され、コップ状ハウジング１２の連結ヘッド12に対する回転が可能となり、差込み接合を行うことができる。

図8は逆流防止膜体２９の他の実施例の断面図である。先の図と同じ構成には同じ符号が付してある。この場合、フィルタエレメントとの結合は、入口シール面４８と同心のリング溝５２を介して行なわれる。該リング溝５２に図８には示されていない端板が嵌るのであるが、この結合については次の図で説明される。

図9は他の実施例のフィルタエレメントの一部を逆流防止膜体が装着された状態で示す断面図である。先の図と同じ構成には同じ符号が付してある。内側フィルタ筒体２１はミラー溶接により下側端板２３および上側端板２７に液密に結合されている。閉鎖端板２６は固定リング５３を有し、逆流防止膜体２９の上に前記固定リング５３により保持されている。該固定リング５３は特に連結渡り板５５により閉鎖端板２６に一体化されており、該連結渡り板５５は出口１４の回りに配置されている。閉鎖端板２６および端板２３はそれぞれフィルタ筒体１９に密接してそれを固定するシール部５４を有する。図示しない缶部材１６は先の実施例と同様に形成され、両端板２３および２６が接合される。

流体フィルタ装置の断面図である。フィルタエレメントとコップ状のハウジングの断面図である。フィルタエレメントとコップ状のハウジングの斜視図である。コップ状のハウジングの斜視図である。フィルタエレメントの外側ケースの断面図である。逆流防止膜体の斜視図である。阻止手段部の断面を上から見た図である。逆流防止膜体の他の実施例の断面図である。他の実施例のフィルタエレメントの一部を示す断面図である。

Claims

流体入口および出口を備えた開口部を有するコップ状のハウジングと、該入口と出口の間にフィルタエレメントが液密に配置された流体フィルタ、特に内燃機関用のオイルフィルタであって、
前記コップ状ハウジングの開口部に、柔軟性を有する材料からなる逆流防止膜体が配置され、該逆流防止膜体は、外周領域に位置し前記流体入口側を閉鎖可能とする第１の逆流防止部と、該第１の逆流防止部の半径方向内側領域に位置し前記流体出口側を閉鎖可能とする第２の逆流防止部とが一体に形成されているとともに、
該逆流防止膜体における素材の柔軟性と、前記流体入口若しくは出口側より付勢される流体圧とを利用して、前記第１の逆流防止部と第２の逆流防止部が夫々閉鎖若しくは開放可能に構成されていることを特徴とする流体フィルタ。
前記フィルタエレメントは中空シリンダ状に形成され、該中空シリンダ状フィルタエレメントの内周部には支持筒が同心軸状に配置され、少なくとも前記コップ状ハウジングの開口部に１つの正面側端板を有し、前記逆流防止膜体が前記端板に取外し可能或は取外し不可能に取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の流体フィルタ。
前記フィルタの閉鎖端板に対して前記逆流防止膜体が取外し可能或は取外し不可能に取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の流体フィルタ。
前記フィルタの支持筒に対して前記逆流防止膜体が取外し可能或は取外し不可能に取り付けてあることを特徴とする請求項２記載の流体フィルタ。
前記逆流防止膜体は熱可塑性合成物質、特にＴＰＥで形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体フィルタ。
前記逆流防止膜体は２種類の合成物質で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体フィルタ。
前記逆流防止膜体は環状の連結平板部を有し、該連結平板部の外端部には流体入口を閉鎖可能とする第１の逆流防止部が設けられ、且つ該連結平板部は半径方向内側領域に同心に流体出口を閉鎖可能とする第2の逆流防止部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体フィルタ。
前記連結平板部はフィルタエレメントの１つの端板あるいは１つの閉鎖端板に取外し可能に連結する手段を有することを特徴とする請求項７記載の流体フィルタ。
前記第１の逆流防止部は逆流防止状態では該防止部と対応して半径方向外側に前記防止部と同心に設けられた輪郭部に密接することを特徴とする請求項７若しくは８に記載の流体フィルタ。