JP6895980B2 - フィルタエレメントおよびフィルタシステム - Google Patents

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Description

本開示は、フィルタエレメントに関し、より詳細には、フィルタシステムのためのフィルタエレメントに関する。
圧縮点火エンジン、火花点火エンジン、ガソリンエンジン、ガス燃料エンジン、および他の内燃機関を含むエンジンは、汚染物質が除去された油を用いてより効率的にかつより長い寿命で動作可能である。さらに、エンジンは、燃料がエンジンの燃料噴射システムまたは燃焼室に到達する前に汚染物質が除去された燃料を用いてより効率的に動作可能である。結果として、エンジンは、油および/または燃料から汚染物質を除去するための1つまたは複数の流体濾過システムを備えることができる。
フィルタシステムは、流体から汚染物質を除去するためのフィルタ媒体を有するフィルタエレメントを含むことが多い。該フィルタ媒体は、フィルタ媒体の上または中にトラップされた汚染物質が蓄積するに伴い、フィルタ媒体を通る流体の流れに対してより抵抗になることがある。その結果、フィルタシステムの有効性を回復するために、フィルタ媒体を交換または洗浄する必要が生じる。さらに、フィルタ媒体を交換または洗浄する前に、エンジンが一時的に作動するためには、流体を流体システム内で循環させ続けることが可能であることがフィルタシステムにとって望ましい。
従来のフィルタシステムのフィルタ媒体を交換や洗浄のために取り外す際には、フィルタエレメント、フィルタ媒体、および関連部品を流体システムから取り外す行為の結果として、フィルタ媒体が除去されるに伴い、一般に流体の一部が流出することがある。例えば、一部のフィルタシステムでは、フィルタエレメントを取り外すときにフィルタキャニスターから流体を排出する必要がある。この結果として、例えば排出された流体が適切な容器によって確実に捕捉することに整備技術員が慎重でない場合、流出する可能性がある。特に、流体システムが油または燃料のような石油系製品を含有する場合、環境をそのような流出にさらすことは望ましくない。さらに、フィルタエレメントの交換や洗浄は、液体がフィルタシステムから手や衣服にこぼれたときに、整備技術員にとって特に不快なことになり得る。その結果、フィルタ媒体が交換または洗浄されたときに流出の可能性を低減するフィルタシステムを提供することが望ましい。
カバーに結合されたフィルタは、2012年4月17日に発行されたWeindorfに対する米国特許第8,157,107B2号明細書(「’107特許」)に記載されている。具体的には、’107特許は排水路を備えたフィルタハウジングを有する液体フィルタについて記載している。濾過材を含むフィルタエレメントは、フィルタハウジング内に配置される。フィルタ蓋は、フィルタハウジングに接続されるように構成されている。該フィルタ蓋は、液体がフィルタエレメントの濾過材を通過する際に高すぎる圧力損失が発生する場合にフィルタエレメントをバイパスするためのフィルタバイパス弁を有する。第1のバヨネットコネクタがフィルタ蓋上に設けられ、また第2のバヨネットコネクタが、フィルタエレメントをフィルタ蓋に接続するためにフィルタエレメント上に設けられる。二重同軸シールが、排水路を閉鎖するためにフィルタエレメント上に配置される。
’107特許の液体フィルタは、安価かつ簡単に製造することができる方法でフィルタ蓋からフィルタエレメントを分離することを容易にすることを目指しているが、上述した1つまたは複数の潜在欠点にはまだ対処できていない。例えば、'107特許の二重同心シールは、複雑でかつ製造コストが比較的高くなる可能性がある。さらに、'107特許の液体フィルタの配置は、フィルタハウジングからフィルタエレメントを取り外す際に望ましくない流出を招く可能性がある。
本明細書に開示されているフィルタエレメントおよびフィルタシステムは、上述した1つまたは複数の潜在欠点を緩和または克服することを目的とすることができる。
第1の態様によれば、フィルタシステム用のフィルタエレメントは、第1の端部と第2の端部との間に長手方向軸に沿って延在し、かつ内部空間を画定する管状エレメントを含むことができる。前記フィルタエレメントは、前記管状エレメントの第1の端部に関連付けられたリテーナエレメントであって、第1のハウジングに結合されるように構成されたリテーナエレメントをさらに含むことができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントによって画定され、管状エレメントの第1の端部と第2の端部との間に位置決めされた内部空間内に弁座部材を含むことができる。前記弁座部材は、管状エレメントの第1の端部と管状エレメントの第2の端部との間に流れ連通を提供するように構成された弁座アパーチャを含むことができ、前記弁座アパーチャを、弁ポペットでもって流体シールを提供するように構成することができる。フィルタエレメントは、管状エレメントの第1の端部に関連付けられた第1のエンドキャップであって、管状エレメントの第1の端部を通して流れ連通するように構成された第1のエンドキャップ開口部を画定する、第1のエンドキャップをさらに含むことができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントの第2の端部に関連付けられた第2のエンドキャップであって、管状エレメントの内部空間と第2のハウジングとの間に流れ連通を提供するように構成された第2のエンドキャップ開口部を画定する第2のエンドキャップを含むことができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントの周りおよび第1と第2のエンドキャップとの間に設けられ、流体中の汚染物質を捕捉するように構成されたフィルタ媒体を含むことができる。前記第2のエンドキャップを、フィルタエレメントと第2のハウジング内の排水路との間に流体シールを提供するように構成することができ、それにより、フィルタエレメントが第2のハウジングから分離されるに伴い、液体がフィルタエレメントから排水路に流れる。
さらなる態様によれば、フィルタシステムは、フィルタエレメントに結合されるように構成された第1のハウジングを含むことができる。前記フィタルタシステムはまた、入口ポート、出口ポート、および排水路を含む第2のハウジングを含むことができ、前記入口ポート、前記出口ポート、および前記排水路が、フィルタシステムと流体システムとの間に流れ連通を提供するように構成される。フィルタシステムは、第1のハウジングに結合され、かつ第2のハウジングによって受け入れられるフィルタエレメントをさらに含むことができる。前記フィルタエレメントは、第1の端部と第2の端部との間に長手方向軸に沿って延在し、かつ内部空間を画定する管状エレメントと、前記管状エレメントの第1の端部に関連付けられたリテーナエレメントであって、第1のハウジングに結合されたリテーナエレメントとを含むことができる。フィルタエレメントは、管状エレメントによって画定されかつ管状エレメントの第1の端部と第2の端部との間に位置決めされた内部空間に弁座部材をさらに含むことができる。前記弁座部材は、管状エレメントの第1の端部と管状エレメントの第2の端部との間に流れ連通を提供するように構成された弁座アパーチャを含むことができる。前記弁座アパーチャを、弁ポペットでもって流体シールを提供するように構成することができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントの第1の端部に関連付けられた第1のエンドキャップであって、第1のエンドキャップは、管状エレメントの第1の端部を通して流れ連通を提供するように構成された第1のエンドキャップ開口部を画定する第1のエンドキャップを含むことができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントの第2の端部に関連付けられた第2のエンドキャップであって、管状エレメントの内部空間と第2のハウジングとの間に流れ連通を提供するように構成された第2のエンドキャップ開口部を画定する第2のエンドキャップをさらに含むことができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントの周りおよび第1と第2のエンドキャップとの間に設けられ、流体中の汚染物質を捕捉するように構成されたフィルタ媒体を含むことができる。前記第2のエンドキャップを、フィルタエレメントと第2のハウジング内の排水路との間に流体シールを提供するように構成することができ、それにより、フィルタエレメントが第2のハウジングから分離されるに伴い、流体がフィルタエレメントから排水路の中へ流れる。
さらに別の態様によれば、フィルタアセンブリは、フィルタエレメントに結合されるように構成された第1のハウジングと、入口ポート、出口ポート、および排水路を含み、前記入口ポート、前記出口ポート、および前記排水路がフィルタシステムと流体システムとの間に流れ連通を提供するように構成された、第2のハウジングと、前記第1のハウジングに結合され、かつ前記第2のハウジングによって受け入れられるフィルタエレメントと、を含むことができる。前記フィルタエレメントは、第1の端部と第2の端部との間に長手方向軸に沿って延在し、かつ内部空間を画定する管状エレメントと、前記管状エレメントの第1の端部に関連付けられたリテーナエレメントであって、第1のハウジングに結合されるように構成されたリテーナエレメントと、管状エレメントによって画成され、かつ管状エレメントの第1の端部と第2の端部との間に位置決めされた内部空間内の弁座部材であって、管状エレメントの第1の端部と管状エレメントの第2の端部との間に流れ連通を提供するように構成された弁座アパーチャを含み、かつ前記弁座アパーチャが弁ポペットでもって流体シールを提供するように構成されている、弁座部材と、を含むことができる。フィルタエレメントはまた、管状エレメントの第1の端部に関連付けられた第1のエンドキャップであって、管状エレメントの第1の端部を通して流れ連通を提供するように構成された第1のエンドキャップ開口部を画定する第1のエンドキャップと、管状エレメントの第2の端部に関連付けられた第2のエンドキャップであって、管状エレメントの内部空間と第2のハウジングとの間に流れ連通を提供するように構成された第2エンドキャップ開口部を画定する第2のエンドキャップと、管状エレメントの周りにおよび第1と第2のエンドキャップの間に設けられ、流体中の汚染物質を捕捉するように構成されたフィルタ媒体と、を含むことができる。フィルタアセンブリはまた、フィルタエレメントを第1のハウジングに結合するように構成されたカプラーであって、リテーナエレメントを介してフィルタエレメントを第1のハウジングに結合するように構成されたカプラーを含み、かつ前記カプラーおよびリテーナエレメントが、カプラーとリテーナエレメントを互に対して1回転未満回転させることによって第1のハウジングがフィルタエレメントから分離されるように構成された、カプラーを含むことができる。
フィルタシステムの例示的な一実施形態の斜視図である。 図1に示した例示的な一実施形態の一部の斜視図である。 フィルタシステムの例示的な一実施形態の側断面図である。 フィルタシステムの一部分がフィルタシステムの他の部分から分離された状態における図3に示した例示的な一実施形態の側断面図である。 図4に示した部分の1つの側断面図である。 図3〜図5に示された例示的なフィルタシステムの一部分の詳細側断面図である。 図3〜図5に示された例示的なフィルタシステムの一部分の例示的な実施形態の斜視図である。 図3〜図5に示された例示的なフィルタシステムの一部分の斜視部分断面図である。 図3〜図5に示されたフィルタシステムの一部分の斜視詳細断面図である。 フィルタシステムの例示的な一実施形態の透視断面図である。 フィルタシステムの一部分がフィルタシステムの他の部分から分離された状態におけるフィルタシステムの例示的な一実施形態の透視断面図である。 フィルタエレメントの例示的な実施形態の透視断面図である。 図11および図12に示された例示的フィルタシステムの一部分の斜視詳細断面図である。 フィルタエレメントの例示的な一実施形態の頂面透視図である。 フィルタエレメントの例示的な一実施形態の底面透視図である。
図1〜図15は、フィルタシステム10および関連部品の例示的な実施形態を示す。フィルタシステム10は、例えば、燃料、潤滑剤、冷却剤、および機械によって使用される作動液などの流体を濾過するために使用され得る。フィルタシステム10は、例えば、自動車、トラック、農業車両のような任意のタイプの地上運搬車両、および/またはスキッドステアローダー、ホイールローダー、ドーザー、トラックタイプトラクター、掘削機、地ならし機、公道用トラック、作業現場用トラックなどの建設車両、および/または当業者に知られている任意の他の車両タイプ、のような機械に使用する内燃機関または油圧システムに備えることができる。加えて、内燃機関は、例えば電力を発生させる発電機や、水、天然ガス、または石油などの流体を圧送するためのポンプのような、任意の静止機械に電力を供給することができる。内燃機関は、例えば、火花点火エンジンまたは圧縮点火エンジンであってもよい。ロータリーエンジン、ガスタービンエンジン、および/またはガソリン、ディーゼル燃料、バイオディーゼル、エタノール、メタノール、およびそれらの組み合わせによって動力を与えられるエンジンのような、他のタイプのエンジンが考えられる。他の用途も考えられる。
図1〜図9に示された例示的なフィルタシステム10は、該フィルタシステム10を機械(例えば、機械のエンジン)に結合するように構成されたフィルタベース12と、フィルタエレメント16に選択的に結合されるように構成された第1のハウジング14と、フィルタベース12に関連付けられた第2のハウジング18とを備える。図示された例示的実施形態において、該第1のハウジング14および該第2のハウジング18は、互に対して結合され、かつフィルタエレメント16を収納するように構成される。例えば、第1のハウジング14および第2のハウジング18は、例えば図3に示すように、互いに係合しかつ第1および第2のハウジング14、18を互に対して固定するように構成された相補的なネジ部19を含むことができる。フィルタシステム10はまた、第1および第2のハウジング14、18が互に対して固定されているときに流体シールを提供するためにネジ部19に関連付けられたシール部材20(例えば、Oリングシール)を含むことができる。
例示的なフィルタベース12は、該フィルタベース12を機械に結合するためのボルトなどのファスナー(図示せず)を受け入れるように構成されたボス21(例えば、図1参照)を含む。図2に示すように、例示的な第2のハウジング18は、該機械の流体システムから流体を受け取り、かつフィルタシステム10内への流れ連通を提供するように構成された入口ポート22を含む。例示的な第2のハウジング18はまた、濾過された流体を機械の該流体システムへ戻し、フィルタシステム10と流体システムとの間に流れ連通を提供するように構成された出口ポート23(図3参照)を含む。例示的な第2のハウジング18はまた、以下でより詳細に説明するように、フィルタエレメント16が第2のハウジング18から分離される際に、フィルタシステム10内の流体を流体システムに戻すように構成された排水路24(図2〜図4参照)を含む。
図3および図4に示すように、フィルタシステム10の例示的なフィルタエレメント16は、第1のハウジング14に結合され、かつ第2のハウジング18によって受け入れられ、それにより、フィルタエレメント16が第1のハウジング14および第2のハウジング18内に収容される。例示的なフィルタエレメント16は、第1の端部28と第2の端部30との間に長手方向軸Xに沿って延在しかつ内部空間32を画定する管状エレメント26を含む。例示的なフィルタエレメント16はまた、管状エレメント26の第1の端部28に関連付けられたリテーナエレメント34であって、例えば第1のハウジング14に結合され、それにより、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16は、例えば図4に示すように、一体として第2のハウジング18内に挿入されかつ第2のハウジング18から取り外されることができる、リテーナエレメント34を含む。
図3〜図5に示すように、例示的なフィルタエレメント16はまた、管状エレメント26によって画定されかつ管状エレメント26の第1の端部28と第2の端部30との間に位置決めされた内部空間32内に弁座部材36を含むことができる。図示された例示的実施形態において、該弁座部材36は管状エレメント26の第1の端部28と管状エレメント26の第2の端部30との間に流れ連通を提供するように構成された弁座アパーチャ38を含むことができる。図3に示すように、該弁座アパーチャ38を、本明細書で説明するように、例えば、弁ポペット40でもって流体シールを提供するように構成することができる。例えば、弁座アパーチャ38は、円形にすることができ、かつ弁ポペット40でもって流体シールを提供するように構成された周辺部39(例えば、面取りされた周辺部)を含むことができる。
例示的なフィルタエレメント16はまた、管状エレメント26の第1の端部28に関連付けられた第1のエンドキャップ42を含む。該第1のエンドキャップ42は、管状エレメント26の第1の端部28を通して流れ連通を提供するように構成された第1のエンドキャップ開口部44を画定することができる。例えば、第1のエンドキャップ42は、管状エレメント26の長手方向軸Xに対して直交し(例えば、垂直な)かつ管状エレメント26の第1の端部28に結合された環状壁45を含むことができる。該環状壁45は、第1のエンドキャップ開口部44を画定することができる。第1のエンドキャップ42を、プラスチック、金属、および/または類似の材料から形成することができる。図示された例示的な実施形態では、フィルタエレメント16はまた、管状エレメント26の第2の端部30に関連付けられた第2のエンドキャップ46を含む。該第2のエンドキャップ46は、管状エレメント26の内部空間32と第2のハウジング18との間に流れ連通を提供するように構成された第2のエンドキャップ開口部48を画定することができる。第2のエンドキャップ46を、プラスチック、金属、および/または同様の材料から形成することができる。
例示的なフィルタエレメント16はまた、管状エレメント26の周りに、および第1エンドキャップ42と第2のエンドキャップ46との間に設けられたフィルタ媒体50を含む。該フィルタ媒体50は、フィルタシステム10を通過する流体中の汚染物質を捕捉するように構成されている。フィルタ媒体50は、発泡体タイプ、スクリーンタイプ、紙タイプ(例えば、ひだ付きまたは折り畳まれた濾紙タイプ)、およびそれらの組み合わせなど、当業者に知られている任意のタイプの濾過材であってもよい。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体50は、第1の流体とは異なる特性を有する第2の流体から該第1の流体の分離(例えば、燃料からの水)を促進するように構成されたコアレッシング(合体)タイプ媒体であってもよく、それにより、第1の流体と第2の流体の片方が、該コアレッシングタイプ媒体を通過するに伴い液滴に合体し、かつ第1の流体の液滴がコアレッシング媒体の下流側表面上に形成する。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体50は、流体がバリアータイプ媒体を通過する前に第1の流体を第2の流体から分離するように構成されたバリアータイプ媒体であってもよく、それにより、第1の流体の液滴が該バリアータイプ媒体の上流側表面に形成し、かつ第2の流体がバリアータイプ媒体を通過する。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体50は、上述の濾過材タイプの組み合わせを含むことができる。フィルタ媒体50の他のタイプおよび構成も考えられる。
図1〜図9に示す例示的な実施形態では、フィルタシステム10による濾過のための流体は、第2のハウジング18の入口ポート22を通ってフィルタシステム10に入り、該フィルタシステム10は関連付けられた機械の流体システムと流れ連通している。該入口ポート22を通ってフィルタシステム10に流入する流体は、フィルタ媒体50の外面52の周りを流れ、該外面52からフィルタ媒体50内に流入する。管状エレメント26は、フィルタ媒体50と管状エレメント26の内部空間32との間に流れ連通を提供すように構成された複数の管状エレメントアパーチャ54を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、該管状エレメントアパーチャ54は、弁座部材36と管状エレメント26の第2の端部30との間に存在する。流体がフィルタ媒体50を通って流れることにより、例えば、微粒子および/または濾過されつつある流体とは異種の流体などの汚染物質が当該流体から除去される。フィルタ媒体50を通って流れると同時に、濾過された流体は管状エレメントアパーチャ54を通って内部空間32内に流れる。該内部空間32は第2のハウジング18の出口ポート23と流れ連通していて、該出口ポート23に流れると同時に、流体はフィルタシステム10から抜けて、機械の流体システムに戻る。
例えば、図3および図4に示すように、いくつかの実施形態によれば、第2のエンドキャップ46は、管状エレメント26の第2の端部30およびフィルタ媒体50に結合されることができる。いくつかの実施形態によれば、第2のエンドキャップ46は、フィルタエレメント16と第2のハウジング18内の排水路24との間に流体シールを提供するように構成され、それにより、フィルタエレメント16が第2のハウジング18から分離されるに伴って、流体はフィルタエレメント16から第2のハウジング18の排水路24に流れる。例えば、図3〜図5に示すように、例示的な第2のエンドキャップ46は、管状エレメント26の長手方向軸線Xに直交する(例えば、垂直な)環状壁56と、フィルタ媒体50とは反対方向に該環状壁56に対して直交して(例えば、垂直に)延在する環状バリアー58とを含む。第2のエンドキャップ46の例示的な環状壁56は、第2のエンドキャップ開口部48を画定する。例示的な環状バリアー58は、例えば、環状バリアー58に対して半径方向外側に面する環状凹部60を含む。図示された例示的な実施形態は、環状凹部60内に受け入れられるシール部材62(例えば、Oリングシール)を含む。図3、図4、および図6に示すように、例示的な第2のハウジング18は、フィルタエレメント16が第2のハウジング18内に完全に受け入れられたときに該シール部材62が当接して流体シールを提供する対象となる表面を提供する半径方向内側に面する環状シール面64を含む。図4に示すように、フィルタエレメント16が第2のハウジング18から引き抜かれるに伴って、シール部材62がシール面64から離脱し、それにより、流体がフィルタエレメント16から第2のハウジング18の排水路24に流れることを可能にする。
いくつかの実施形態によれば、フィルタシステム10は、第2のハウジング18に関連付けられた(例えば、結合された)管状ガイド66をさらに含み、これにより該管状ガイド66が、例えば図2に示すように、複数の管状ガイドアパーチャ67を介して管状エレメント26と出口ポート23との間に流れ連通を提供する。図3および図4に示すように、例示的な管状ガイド66は、管状ガイドアパーチャ67と流れ連通していて、かつ管状エレメント26の長手方向軸Xと整列した(例えば、同一直線上にある)長手方向軸Gに沿って延在する流路68を画定する(図3および図4参照)。例示的な第2のハウジング18は、管状ガイド66の端部を受け入れるように構成された出口ポート23に隣接する円形凹部70を含む。例えば、該凹部70は、図3および図4に示すように、出口ポート23に隣接する管状ガイド66の端部の雄ネジ74に螺合するように構成された雌ネジ72を有することができる。いくつかの実施形態によれば、管状ガイド66は第2のハウジング18と(例えば、成形、鋳造、および/または機械加工によって)一体的に形成されてもよく、これにより一体構造を形成する。
いくつかの実施形態によれば、フィルタエレメント16の管状エレメント26は管状ガイド66の少なくとも一部分を受け入れる。例えば、管状ガイド66は、図3に示すように、管状エレメント26内に入れ子状にすることができる。いくつかの実施形態によれば、流体シール76が、例えば図4および図6に示すように、管状ガイド66とフィルタエレメント16との間に設けられる。図示された例示的な実施形態では、第2のエンドキャップ46に隣接する管状ガイド66の端部の半径方向外面は、半径方向外方に面する凹部78および該凹部78に受け入れられるシール部材80(例えば、Oリングシール)を含む。この例示的な構成では、該流体シール76は、例えば、図4および図6に示すように、フィルタエレメント16の第2のエンドキャップ18の内方に面した半径方向表面と管状ガイド66との間に設けられる。流体シール76は、以下に述べる場合を除き、流体がまずフィルタ媒体50を通って流れないで管状エレメント26および/または管状ガイド66内に流入するのを防止する働きをする。
例示的なフィルタシステム10は、図3および図4に示すように、管状ガイド66に関連付けられたバイパス弁82であって、弁ポペット40を含むバイパス弁82をさらに含む。該バイパス弁82は、第1の位置と第2の位置との間を移動するように構成されている。該第1の位置では、該弁ポペット40が弁ポペット40と弁座部材36の弁座アパーチャ38(例えば、図3に示すように)との間に流体シールを提供する。該第2の位置では、弁座アパーチャ38および管状ガイド66を介して管状エレメント26の第1の端部28と第2のハウジング18の出口ポート23との間に流れ連通が提供される。いくつかの実施形態によれば、バイパス弁82は弁ポペット40と管状ガイド66に結合されかつ弁座アパーチャ38に対して弁ポペット40を付勢するように構成された付勢部材84をさらに含む。例えば、該付勢部材84は、(図示のような)つる巻きばねまたは弁ポペット40に付勢力を加えるように構成された他の任意のタイプの部材であってもよい。
図3および図4に示すように、例示的なバイパス弁82は、管状エレメント26の第1の端部28の流体圧力が閾値圧力に達すると、弁ポペット40が第2位置に移動し、かつ管状エレメント26の第1の端部28と第2のハウジング18の出口ポート23との間に流れ連通を提供する。この例示的な構成は、例えば、フィルタ媒体50が管状エレメント26の第1の端部23に閾値圧力を生成するために外面52と管状エレメントアパーチャ54との間の流れに対して十分な抵抗を提供するときに有益であり得る。フィルタ媒体50が十分な量の汚染物質(例えば、捕捉された微粒子)を収集してフィルタ媒体50を通しての流れを阻止するとき、流れに対する抵抗が生じ得る。これが起こると、閾値圧力に起因して弁ポペット40にかかる力が付勢部材84の付勢力に打ち勝ち、弁ポペット40を第2の位置に移動させ、それにより、バイパス弁82を開き、フィルタシステム10および機械の流体システムとを通る流体の流れの停止を阻止する。これにより、フィルタ媒体50を通る流れを回復させるためにフィルタ媒体50が修理または交換されるまで流体システムに関連付けられた機械の損傷を軽減または防止することができる。
いくつかの実施形態によれば、フィルタシステム10は、フィルタエレメント16を第1のハウジング14に結合するように構成されたカプラー86を含むことができる。例えば、該カプラー86を、図3〜図5、図7および図8に示すように、リテーナエレメント34を介してフィルタエレメント16を第1のハウジング14に結合するように構成することができる。
例えば、第1のハウジング14は、第1のハウジング14とフィルタエレメント16とが互に対して組み付けられたときに、フィルタエレメント16に向かって延在するように構成されたボス88を含むことができる。該ボス88は、カプラー86を第1のハウジング14のボス88に結合するように構成されたファスナー92と係合するように構成されたレシーバ90を含むことができる。例えば、該レシーバ90および該ファスナー92は、互に対して係合するように構成された協働するネジをそれぞれ含むことができる。いくつかの実施形態によれば、ファスナー92はネジまたは類似のファスナーであり得る。
いくつかの実施形態によれば、例えば、図7に示すように、例示的なカプラー86は、例えば、円形の断面を有する管状体94を含むことができる。該管状体94は長手方向軸線Bに沿って延在することができ、かつフィルタシステム10に組み付けられるとき、管状体94の長手方向軸Bは、例えば、図3および図4に示すように、フィルタエレメント16の管状エレメント26の長手方向軸線Xと整列(例えば、同一直線上にある)することができる。
いくつかの実施形態によれば、カプラ―86およびリテーナエレメント34は、カプラー86およびリテーナエレメント34を互に対して1回転未満回転させることによって、第1のハウジング14がフィルタエレメント16に結合されかつフィルタエレメント16から結合解除され得るように構成されている。例えば、図8に示すように、リテーナエレメント34は、カプラー86を受け入れるように構成されたリテーナアパーチャ96を含むことができる。図示された例示的な実施形態において、該リテーナアパーチャ96は円形部分98および該円形部分98から半径方向外側に延在する少なくとも1つの横方向部分100(例えば、2つの対向する横方向部分)を含む。図7に示すように、例示的なカプラー86は、管状体94の長手方向軸Bに直交する方向(例えば、垂直方向)に管状体94から延在する少なくとも1つのタブ102(例えば、2つの対向するタブ)を含む。該タブ102は管状体94がリテーナアパーチャ96の円形部分98を部分的に通過するに伴って、リテーナアパーチャ96の横方向部分100の1つを通過するように構成されている。
いくつかの実施形態によれば、リテーナエレメント34は、図8に示すように、管状エレメント26の第1の端部28に関連付けられている(例えば、その一部である)。図示された例示的な実施形態において、リテーナエレメント34は、リテーナアパーチャ96を画定するリテーナバリアー104を含む。例示的な該リテーナバリアー104は、管状エレメント26の第2の端部30に向かって面した内面106を含み、例示的な内面106は、4つの実質的に扇形の凹面110によって互いに分離された4つの実質的に扇形の***面108を含む。
図示された例示的な実施形態による組立中、カプラー86が円周方向に配向され、これによりタブ102がリテーナアパーチャ96の横方向部分100と整列され、かつ該タブ102を含むカプラー86の端部がリテーナアパーチャ96を通って挿入される。いったんカプラー86がリテーナアパーチャ内に、タブ102が***面108をクリアするに十分な量だけ挿入されると、タブ102がリテーナアパーチャ96の円形部分98に隣接する凹面110と円周方向に整列するようにカプラー86を円周方向に再配向することができる。その後、タブ102は、リテーナアパーチャ96の円形部分98に隣接する凹面110に対して軸方向に移動させることができる。この例示的な方法では、カプラー86およびリテーナエレメント34は、カプラー86およびリテーナエレメント34を1回転未満(例えば、4分の1回転)だけ互に対して回転させることによって第1のハウジング14をフィルタエレメント16に結合したりフィルタエレメント16から結合解除するように構成されている。この例示的な方法では、工具を使用せずに第1のハウジング14をフィルタエレメント16に結合したりフィルタエレメント16から結合解除することができる。
図3〜図5および図9に示すように、例示的なフィルタエレメント16は、管状エレメント26の内部空間32内におよび弁座部材36とリテーナエレメント34との間に付勢エレメント112を含むことができる。カプラー86の例示的な管状体94は、該付勢エレメント112と係合するように構成された円錐形端部114を有する外面を含み、これによりカプラー86の該円錐形端部114が、リテーナアパーチャ96内に管状体のタブ102がリテーナエレメント34の***面108をクリアするのに十分な量だけ、受け入れられるときに該カプラー86はリテーナエレメント34に向かって付勢される。いくつかの実施形態によれば、付勢エレメント112は、管状エレメント26の第1の端部28と弁座アパーチャ38との間に流れ連通を提供するように構成される。例えば、図3〜図5および図9に示す例示的な実施形態では、例示的な付勢エレメント112は、管状体94の円錐形端部114およびリテーナエレメント34に向くバイアスカプラー86に接触するように構成された複数の可撓性フィンガ116を含み、これによりカプラー86のタブ102が凹面110に当接する。例示的なフィンガー116は、管状エレメント26の第1の端部28と弁座アパーチャ38との間に流れ連通を提供するように構成される。この例示的な構成により、バイパス弁82の弁ポペット40が第2の(開)位置に移動するときに、流体がフィンガー116間、弁座アパーチャ38を通って、管状エレメント26を通って出口ポート23に流入することが可能になる。
いくつかの実施形態によれば、カプラー86のタブ102がリテーナバリアー104の***表面110をクリアするまで付勢エレメント112に打ち勝つように第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を一緒に押すことによって、第1のハウジング14をフィルタエレメント16から分離することができる。いったんタブ102が***面110をクリアすると、タブ102がリテーナアパーチャ96の横方向部分100と円周方向に整列するようにカプラー86を円周方向に再配向することができ、かつカプラー86をリテーナエレメント34のリテーナアパーチャ96から引き抜くことができる。カプラー86がリテーナエレメント34から分離される際に、カプラー86が第1のハウジング14に結合されているため、第1のハウジング14はそれによってフィルタエレメント16から分離される。その後、新品または改装されたフィルタエレメント16を第1のハウジング14に結合してもよく、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を、第2のハウジング18に組み付けてもよい。この例示的な方法では、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を互いに対して円周方向に回転(例えば、4分の1回転)させ、かつ第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を分離することによって第1のハウジング14を使用済みのフィルタエレメント16から分離することができる。その結果、いくつかの実施形態によれば、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16は、フィルタエレメント16を取り扱うことなく第2のハウジング18から分離することができる。
いくつかの実施形態によれば、例えば、図7に示すように、円錐形端部114に対向するカプラー86の管状体94の端部は、第1のハウジング14のボス88と係合するためのノッチ118(例えば、キャスタレーション状ノッチ)を含むことができる。例えば、カプラー86が第1のハウジング14と係合しているとき、カプラー86の該ノッチ118は、ボス88に嵌合することができる。
図10〜図13は、フィルタシステム10の他の例示的な実施形態を示している。例えば、図10に示すフィルタシステム10は、第1のエンドキャップ42および第2の端部46が、図1〜図9に示す例示的な実施形態の第1のエンドキャップ42および第2のエンドキャップ46と対比して異なることを除いて、図1〜図9に示す例示的フィルタシステム10と同様である。図10に示すように、例示的な第1のエンドキャップ42は、環状壁45に直交して(例えば、垂直に)、かつフィルタ媒体50に向かう方向に延在する環状フランジ120を含み、これによりフィルタ媒体の外面52の一部分がフランジ120によって覆われる。さらに、図10に示す第1のエンドキャップ42は、該環状壁45に直交して(例えば、垂直に)、かつフィルタ媒体50から離れる方向に延在する第2の環状フランジ124によって形成された延長部122を含む。環状壁45から遠く離れた該延長部122の端部は、リテーナエレメント34を含む。第1のエンドキャップ42のこの例示的な代替構成において、第1のハウジングのボス88は、例えば図3に示すような例示的な実施形態のボス88と比べて比較的に短い。いくつかの実施形態によれば、図10に示すような構成を有する第1のエンドキャップ42は、比較的硬い材料で形成され得る一方、フィルタ媒体50に隣接した箇所には比較的軟らかい材料を用いて第1のエンドキャップ42の環状壁45に隣接するフィルタ媒体50の端部を封止している。
図10〜13に示す例示的なフィルタエレメント16は、第2のエンドキャップ46の代替実施形態を含む。(図11〜図13に示す例示的な実施形態は、図10に示す第1のエンドキャップ42の実施形態を含まない)。図10〜13に示す例示的な第2のエンドキャップ46は代替の密封構成を含む。例えば、図6に示すように、別個のシール部材62および80を含める代わりに、図10〜13に示す例示的な第2のエンドキャップ46は、第2のエンドキャップ46と共に単一要素として一体的に形成されたシール部材を含む。
例えば、図13に示すように、図3〜図6に示す第2のエンドキャップ46と同様に、図10〜13に示す第2のエンドキャップ46は、フィルタエレメント16と第2のハウジング18内の排水路24との間に流体シールを提供するように構成され、それにより、フィルタエレメント16が第2のハウジング18から分離されるのに伴い、液体はフィルタエレメント16から第2のハウジング18の排水路24内に流れる。例えば、図10〜13に示す、例示的な第2のエンドキャップ46は、管状エレメント26の長手方向軸線Xに直交する(例えば、垂直な)環状壁56およびフィルタ媒体50と反対の方向に環状壁56に対して直交(例えば、垂直)して延在する環状バリアー58を含む。第2のエンドキャップ46の例示的な環状壁56は、第2のエンドキャップ開口部48を画定する。図3〜図6に示す例示的な実施形態とは異なり、例示的な環状バリアー58は、環状凹部を含まない。図10〜図13に示す例示的な実施形態では、環状バリアー58自体がシール部材を提供する。図10〜13に示すように、例示的な第2のハウジング18は、半径方向外側に面する環状のシール面64を含み、該シール面は環状バリアー58が当接する対象の表面および、フィルタエレメント16が第2のハウジング18内に完全に受け入れたときに流体シールを達成する対象の表面を提供する。図11に示すように、フィルタエレメント16が第2のハウジング18から引き抜かれるに伴い、環状バリアー58のシール部材がシール面64との係合を解除して、それによって、流体がフィルタエレメント16から第2のハウジング18の排水路24に流れることが可能になる。
図10〜図13に示す例示的な実施形態は、第2のハウジング18に関連付けられた(例えば、結合された)管状ガイド66をさらに含み、これにより該管状ガイド66が、例えば図2に示すように、複数の管状ガイドアパーチャ67を通して管状エレメント26と出口ポート23との間に流れ連通を提供する。図10および図11に示すように、例示的な管状ガイド66は管状ガイドアパーチャ67と流れ連通していて、かつ管状エレメント26の長手方向軸Xと整列した(例えば、同一直線上にある)長手方向軸Gに沿って延在する流路68を画定する。例示的な第2のハウジング18は、管状ガイド66の端部を受け入れるように構成された出口ポート23に隣接する円形凹部70を含む。例えば、該凹部70は、図13に示すように、出口ポート23に隣接する管状ガイド66の端部の雄ネジ74と係合するように構成された雌ネジ72を有することができる。いくつかの実施形態によれば、管状ガイド66は第2のハウジング18と(例えば、成形、鋳造、および/または機械加工によって)一体的に形成されてもよく、これにより一体構造を形成する。
図10〜図13に示す例示的な実施形態によれば、流体シール76が、例えば、図10および図13に示すように、管状ガイド66とフィルタエレメント16との間に設けられる。図示の例示的な実施形態では、第2のエンドキャップ46に隣接する管状ガイド66の端部の半径方向外面は、半径方向外側に面するシール面126を含む。しかしながら、図10〜図13に示す例示的な実施形態における、図4および図6に示す例示的な実施形態のような、別個のシール部材80を含める代わりに、流体シール76がフィルタエレメント16の第2のエンドキャップ46の内側に面する半径方向表面128と管状ガイド66のシール面126との間に第2のエンドキャップ46自体によって設けられる。該流体シール76は、本明細書中で特に明記されている場合を除いて、最初に流体をフィルタ媒体50に流さないで、管状エレメント26および/または管状ガイド66に流入させることを防止する作用をする。
図10〜図13に示す実施形態によれば、第2のエンドキャップ46は、第2のエンドキャップ46の環状バリアー58と第2のハウジング18の半径方向外側に面した環状シール面64との間および/または第2のエンドキャップ46の流体シール76と管状ガイド66の半径方向外側に面するシール面126との間に流体シールを形成することができる任意の材料で形成さされてもよい。例えば、第2のエンドキャップ46は、好適な密封能力を有する、例えばポリウレタンのような弾性(elastic)および/または弾力性(resilient)材料から形成されてもよい。
図14および図15に示すように、フィルタエレメント16のいくつかの実施形態の場合、フィルタ媒体50は1つまたは複数のロービング(roving)130(例えば螺旋巻きロービング)を介してフィルタエレメント16に固着してもよい。図14および図15に示す例示的な実施形態は螺旋巻きロービング130を含むが、フィルタ媒体50をフィルタエレメント16に結合する代替方法が考えられる。
本開示のフィルタシステムは、動力システム、冷媒システム、油圧システム、および/または空気処理システムをはじめとする様々な機械のための流体を濾過するのに有用であり得る。例えば、流体の供給は、流体導管を介してフィタルシステム10に供給され、フィルタシステム10を介して濾過され、導管を介して流体システムに再循環され得る。例えば、濾過される流体は、第2のハウジング18内の入口ポート22を介してフィルタシステム10に入り、フィルタエレメント16のフィルタ媒体50を通過してそこで流体から汚染物質が除去され、管状エレメントアパーチャ54を通過し、管状ガイドアパーチャ67を通過し、管状エレメント26の内部空間32に流入し、第2のハウジング18内の出口ポート23を経由してフィタルシステム10を出て、流体システムに戻る。
いくつかの実施形態によれば、フィルタシステム10は、フィルタシステム10からのフィルタエレメント16の取り外しを、取り外し中のフィルタシステム10からの流体の有意な(例えば、任意の)流出を生じることなく、容易にすることができる。例えば、図1〜図10に示す例示的な実施形態に関連して説明されるように、フィルタエレメント16が第2のハウジング18から分離されるに伴い、第2のエンドキャップ46のシール部材62が第2のハウジング18のシール面64との係合を解除して、これによりフィルタエレメント16内の流体がフィルタエレメント16から第2のハウジング18内の排水路24の中へ流入することが可能になり、これが排出された流体を流体システムに戻す。
いくつかの実施形態によれば、第1のハウジング14は、例えば、図1〜図10に示された例示的な実施形態に関連して説明したように、フィルタエレメント16に選択的に結合されてもよい。このような実施形態によれば、第2のハウジング18からフィルタエレメント16を取り外す整備技術員が、フィルタシステム10からの液体で手を汚す必要はない。なぜならば、整備技術員が第1のハウジング14がフィルタエレメント16に結合された結果として第1のハウジング14を保持することによってフィルタエレメント16を取り外すことができるからである。さらに、いくつかの実施形態によれば、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を第2のハウジング18から引き抜いた後、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を一緒に押し、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を互いに対して円周方向に回転させ、かつ第1のハウジング14およびフィルタエレメント16を分離することによって、第1のハウジング14をフィルタエレメント16から分離することができる。例えば、第1のハウジング14とフィルタエレメント16は、フィルタエレメント16を取り扱わずに、第2のハウジング18から分離することができる。第1のハウジング14とフィルタエレメント16は、バッグまたは容器に入れられ、第1のハウジング14は、例えば、上述のように、フィルタエレメント16から分離されてもよい。その後、第1のハウジング14は、新しく改装されたフィルタエレメント16に結合され、第1のハウジング14およびフィルタエレメント16は、第2のハウジング18に組み立てられる。この例示的な方法では、フィルタエレメント16は、フィルタエレメント16の取り外し中にフィルタシステム10からの流体の有意な(例えば、任意の)流出を交換されることなく、それによって環境を保護し、メンテナンスを結果的に容易になる。
いくつかの実施形態によれば、フィルタシステム10は、例えば、フィルタエレメント16のフィルタ媒体50が、機械の動作に十分な流量で流体がフィルタ媒体50を流れるのを妨げるほど十分な汚染物質を捕捉した場合に、流体システムに関連付けられた機械の損傷を軽減または防止するように構成することができるバイパス弁82を含むことができる。例えば、本明細書に開示される例示的なバイパス弁82は、管状エレメント26の第1の端部28の流体圧力が閾値圧力に達すると、弁ポペット40が第1の閉鎖位置から第2の開位置に移動し、かつ管状エレメント26の第1の端部28と第2のハウジング18の出口ポート23との間に流れ連通を提供するように構成されてよい。フィルタ媒体50が外面52と管状エレメントアパーチャ54との間の流れに十分な抵抗を与えて管状エレメント26の第1の端部28に閾値圧力を生成するとき、バイパス弁82が開くことができる。フィルタ媒体50が十分な量の汚染物質(例えば、捕捉された微粒子)を収集してフィルタ媒体50を通しての流れを阻止するとき、流れに対する抵抗が生じ得る。これが起こると、閾値圧力による弁ポペット40の力が付勢部材84の付勢力に打ち勝ちかつ弁ポペット40を第2(開放)位置に移動させ、それにより、バイパス弁82を開き、フィルタシステム10および機械の流体システムを通る流体の流れが停止しないようにする。この例示的なやり方法では、流体システムに関連付けられた機械に対する損傷は、フィルタ媒体50を通る流れを回復させるためにフィルタ媒体50が修理または交換されるまで緩和または防止されることができる。
開示した例示的なフィルタエレメントおよびフィルタシステムに様々な修正および変形を加えることは当業者には明らかであろう。本明細書および開示した具体例の実施を考慮することから、他の実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書および具体例は、単に例示的なものと見なされるべきであり、真の範囲が以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示されることが意図されている。

Claims (8)

  1. フィルタシステム(10)用のフィルタエレメント(16)であって、
    第1の端部(28)と第2の端部(30)との間で長手方向軸に沿って延在しかつ内部空間(32)を画定する管状エレメント(26)と、
    前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)に関連付けられたリテーナエレメント(34)であって、第1のハウジング(14)に結合されるように構成されたリテーナエレメント(34)と、
    前記管状エレメント(26)によって画定されかつ前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)と前記第2の端部(30)との間に位置決めされた前記内部空間(32)内の弁座部材(36)であって、前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)と前記管状エレメント(26)の前記第2の端部(30)との間に流れ連通を提供するように構成された弁座アパーチャ(38)であって、弁ポペット(40)でもって流体シールを提供するように構成された弁座アパーチャ(38)を含む弁座部材(36)と、
    前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)に関連付けられた第1のエンドキャップ(42)であって、前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)を通して流れ連通を提供するように構成された第1のエンドキャップ開口部(44)を画定する第1のエンドキャップ(42)と、
    前記管状エレメント(26)の前記第2の端部(30)に関連付けられた第2のエンドキャップ(46)であって、前記管状エレメント(26)の前記内部空間(32)と第2のハウジング(18)との間に流れ連通を提供するように構成された第1のエンドキャップ開口部(48)を画定する第2のエンドキャップ(46)と、
    前記管状エレメント(26)の周りでかつ前記第1と第2のエンドキャップ(42,46)との間に設けられたフィルタ媒体(50)であって、流体中の汚染物質を捕捉するように構成されたフィルタ媒体(50)と、を具備し、
    前記第2のエンドキャップ(46)が、前記フィルタエレメント(16)と前記第2のハウジング(18)内の排水路(24)との間に流体シール(76)を提供するように構成され、それにより、前記フィルタエレメント(16)が前記第2のハウジング(18)から分離されるに伴い、流体が前記フィルタエレメント(16)から前記排水路(24)内に流れ、
    前記弁座部材(36)と前記リテーナエレメント(34)との間に付勢エレメント(112)をさらに具備し、前記付勢エレメント(112)が前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)から受け取られたカプラー(86)を前記リテーナエレメント(34)に向かって付勢する、フィルタエレメント(16)。
  2. 前記管状エレメント(26)が、前記フィルタ媒体(50)と前記内部空間(32)との間に流れ連通を提供する複数のアパーチャ(54)を含む、請求項1に記載のフィルタエレメント(16)。
  3. 前記複数のアパーチャ(54)が、前記弁座部材(36)と前記管状エレメント(26)の前記第2の端部(30)との間に存在する、請求項2に記載のフィルタエレメント(16)。
  4. 前記リテーナエレメント(34)が、前記フィルタ(16)を第1のハウジング(14)に結合するように構成されたカプラー(86)を受け入れるように構成されたリテーナアパーチャ(96)を含む、請求項1に記載のフィルタエレメント(16)。
  5. 前記リテーナアパーチャ(96)は、円形部分(98)および前記円形部分(98)の一部から延在する横方向部分(100)を含む、請求項4に記載のフィルタエレメント(16)。
  6. 前記弁座アパーチャ(38)が円形でありかつ前記弁ポペット(40)でもって前記流体シールを提供するように構成された周辺部を含む、請求項1に記載のフィルタエレメント(16)。
  7. 前記第1のエンドキャップ(42)は、前記長手方向軸に対して直交しかつ前記管状エレメント(26)の前記第1の端部(28)および前記フィルタ媒体(50)に結合された第1の環状壁(45)を含み、前記第1の環状壁(45)が第1のエンドキャップ開口部(44)を画定する、請求項1に記載のフィルタエレメント(16)。
  8. 前記第2のエンドキャップ(46)が、前記長手方向軸に対して直交しかつ前記管状エレメント(26)の前記第2の端部(30)および前記フィルタ媒体(50)に結合された第2の環状壁(56)を含み、前記第2の環状壁(56)が前記第2のエンドキャップ開口部(48)を画定する、請求項1に記載のフィルタエレメント(16)。
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