CN111801149B

CN111801149B - 用于液体的抽吸过滤器

Info

Publication number: CN111801149B
Application number: CN201880085484.0A
Authority: CN
Inventors: 迪克·范德韦特林
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2018-01-08
Filing date: 2018-01-08
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-01-08
Also published as: EP3737487A1; WO2019134761A1; EP3737487B1; US20200368647A1; US11400391B2; CN111801149A

Abstract

本发明涉及一种用于过滤液体的抽吸过滤器单元(1)。所述过滤器单元(1)包括：外壳元件(3)，所述外壳元件具有敞开的第一侧和敞开的相对的第二侧，所述外壳元件(3)包括第一组过滤器元件支撑元件(23)；第一盖板(5)，所述第一盖板被密封地连接至所述外壳元件(3)的所述第一侧；第二、不同的盖板(7)，所述第二盖板密封地连接至所述外壳元件(3)的所述第二侧，所述第二盖板(7)包括第二组过滤器元件支撑元件(25)；过滤器单元进口(9)；过滤器单元出口；第一过滤器元件(13)，以提供对液体的精细过滤特性；以及第二过滤器元件(21)，所述第二过滤器元件被布置在所述第一过滤器元件(13)和所述进口(9)之间，以提供对液体的粗过滤特性。所述第二过滤器元件(21)被所述第一和第二组过滤器元件支撑元件(23、25)夹在所述第二盖板和所述外壳元件(3)之间。

Description

用于液体的抽吸过滤器

技术领域

本发明涉及一种用于液体的抽吸过滤器，例如，该抽吸过滤器可以用在车辆的自动变速箱中。本发明也涉及一种制造该抽吸过滤器的方法。

背景技术

车辆零件，诸如发动机和包括自动变速箱的变速箱，通常与各种机油或其他内部流体一起使用。已知各种过滤器单元可以从流体中去除污染物或其他物质。在变速器的情况下，例如使用具有仅带有一个敞开侧的外壳的过滤器单元，该敞开侧在组装状态下被盖板覆盖。这些类型的过滤器单元具有一种或多种过滤介质，流体在压力下和/或在出口侧施加到过滤器的吸力下流经介质。所有这些过滤器介质通常都在外壳中包覆成型，以将其保持在适当位置。然而，包覆成型使过滤器单元的设计及其组装变得复杂。此外，当流体处于较低温度时，某些流体变得高度地粘稠，因此与暖运行相比可能会产生较大的压降。这一问题也需要考虑，因为这可能会使过滤器单元的设计更加复杂。应注意，关于过滤器单元的上述考虑事项不仅对于车辆中使用的过滤器单元有效，而且在使用用于液体的抽吸过滤器的其他地方也有效。

JP2006316902A公开了一种用于自动变速器的机油滤清器，其可以抑制过滤器元件的过早堵塞。该机油滤清器包括：壳体，其具有与过滤室连通的机油进口，和机油出口。过滤器元件被布置在壳体的过滤器室内部。预过滤器元件被布置在壳体的过滤器室的主过滤器元件的上游，具有比主过滤器元件粗的滤眼。

EP2055364A2公开了一种过滤器组件，包括：过滤器外壳，其包括液压流体通过其进入的进口，以及液压流体通过其流出外壳的出口；旁通阀外壳，其含有位于室中的进口附近的旁通阀，旁通阀包括响应于横跨阀门的压差打开和关闭的孔口；以及滤网，其被固定在阀外壳上，覆盖孔口。所述滤网具有精细网眼，以从流经旁通阀的流体中去除污染物。

发明内容

本发明的目标在于，克服以上识别的与用于液体的抽吸过滤器和/或其制造有关的至少一些问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种根据权利要求1所述的用于液体的抽吸过滤器。

因此，所提出的新解决方案具有下列优点：由于外壳在两侧(顶部和底部)具有敞开式设计，因此外壳盖板之一可用于夹紧用作粗滤器的一个过滤器元件。以这种方式，不需要将该过滤器元件包覆成型或以任何其他方式将其附接到外壳，这简化了过滤器单元的设计和组装。这也意味着本解决方案降低了这种类型的过滤器设计的成本。粗滤器元件可以是聚酯过滤器元件，而不是传统的金属丝网。这意味着可以将粗滤元件密封地组装(在粗滤元件的边缘周围)。聚酯材料的使用进一步降低了这种类型的过滤器设计的成本。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于车辆的自动变速箱，其包括根据本发明的第一方面的抽吸过滤器。

根据本发明的第三方面，提供了一种制造根据权利要求15所述的抽吸过滤器的方法。

在所附的从属权利要求中叙述了本发明的其他方面。

附图说明

通过以下非限制性示例实施例的描述并参考附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是沿根据本发明的实施例的示例抽吸过滤器元件的长边截取的横截面图；

图2是无顶盖板的图1的抽吸过滤器单元的顶视图；

图3是沿图1的抽吸过滤器单元的短边截取的横截面图；以及

图4是示出例如当被置于变速箱内时的抽吸过滤器单元的有利取向的图1的抽吸过滤器单元的侧视图。

具体实施方式

现在将参考附图详细地描述本发明的实施例。在吸油过滤器单元(也简称为抽吸过滤器)的背景下描述了该实施例，但是本发明的教导也适用于用于过滤其他类型的液体(诸如水)的抽吸过滤器单元。在不同附图中出现的相同或相应的功能和结构元件被分配以相同的附图标记。

图1示出了用于过滤液压油或其他液体的示例抽吸过滤器单元1的横截面侧视图。过滤器单元1包括外壳元件或单元3，该外壳元件或单元被放置在被称为顶盖板的第一盖板5和被称为底盖板的第二盖板7之间。在该实施例中，外壳元件3、顶盖板和底盖板都是物理上分离的元件，并且由塑料并且更具体地由热塑性塑料制成。在该示例中，位于底盖板上的液体或油进口9被设置成使液体流入过滤器单元，而在该示例中，设置位于外壳元件3上的液体或油出口11(如图2中所示)，以收集来自过滤器单元1的经过滤或经清洁的液体。出口11可以连接到抽吸泵(图中未示出)的进口，以促进朝着出口的液体抽吸操作。在操作时，过滤器单元1外部的压力高于过滤器单元1内部的压力。这使得更容易从进口9向出口11抽吸液体。因而，可以说所提出的抽吸过滤器单元1即使在过滤器单元内部可能没有绝对真空的情况下，也使用广义上的真空过滤。在正常操作期间，过滤器单元内部的压力可以比过滤器单元1外部的压力低30kPa至70kPa，或更具体地是低40kPa至60kPa。

过滤器单元1包括第一过滤器元件13或介质，其提供第一过滤特性，在该示例中，该第一过滤特性是精细过滤特性。因而，第一过滤器元件13是精细过滤器元件，其用于油的精细过滤并且布置在外壳元件3的内部。为了增加第一过滤器元件的表面积，第一过滤器元件在该示例中为褶状过滤器元件。两个连续的褶之间的角度有利地大于10度，以便产生可靠起作用的注射成型工具。该角度可以在10至40度之间，或更具体地在15至30度之间。实际上，在注射成型过程中，褶状过滤器13被包覆成型有塑料(顶表面和/或底表面)。换句话说，褶状过滤器的多个部分被外壳材料包覆成型，使得在模制过程之后，褶状过滤器由外壳元件3支撑，可选地是沿着褶状过滤器的纵向长度支撑。在可替代实施例中，与图1所示的实施方式相比，第一过滤器元件13将旋转90度。换句话说，根据该可替代实施例，褶将沿着外壳元件3的横向长度布置。如图1的一个放大视图所示，褶状过滤器的两端被包覆成型(顶表面和底表面)。在模制过程中，将第一过滤器元件13放入模具腔中，并在模具关闭时压缩。然后注入塑料。在冷却之后，第一过滤器元件13被固定在适当的位置。模具中的特殊形状(两侧)可以用于将过滤器元件保持在适当的位置，并防止在型腔填充过程中将其冲洗掉。

在图1中所示的示例中，并且更具体地是在图1的其他放大视图中(箭头指示油流动方向)，第一过滤器元件13包括三个单独的层，即：

-第一层15，该第一层为第一过滤器层，更具体地是粗滤器层，并且位于上游侧上。粗滤器层15是一层玻璃纤维，在该示例中效率β_22μm＞200(介质测试粉尘)。效率可以定义如下：

此外，粗滤器层的最大孔径在20μm至50μm，更具体地是在30μm至40μm的范围内。在该具体示例中，最大孔径约为36μm。

-第二层17，该第二层为第二过滤器层，更具体地是精细过滤器层，并且紧挨粗滤层定位。精细过滤器层也是一层玻璃纤维，在该示例中效率β_9μm＞200(介质测试粉尘)。此外，精细过滤器层的最大孔径在1μm至20μm，更具体地是在5μm至15μm的范围内。在该具体示例中，最精细过滤器层17的最大孔径约为12μm。

-第三层19，该第三层为支撑层或筛网，位于下游侧上。在该示例中，第三层是网眼，更具体地讲是具有大开口的金属网眼，即大于粗滤器层15的最大孔径的开口。第三层的目的在于进一步在结构上支撑第一层和第二层(除了由被部分地包覆成型在第一过滤器元件上的外壳元件3提供的支撑)。

在本发明的变体中，可以省略粗滤器层15。因而，在该变体中，第一过滤器元件13将由精细过滤器层17和支撑层19组成。在另一变体中，第一过滤器元件13包括两个以上的过滤器层，每个过滤器层都可选地具有不同的过滤特性。双褶(两个过滤层)的优点在于，通过粗过滤器层的小颗粒被捕获在粗过滤器层和精细过滤器层之间。对于单个过滤器层(单褶)，存在颗粒堆积在过滤器表面的风险。这称为滤饼成型。这样就存在一种危险，即随着脉冲油的流动和/或如果旁通阀打开(如下所述)，来自滤饼的颗粒可能会在系统中流动。单个褶的优点在于它具有简单结构，因而制造起来相对便宜。

过滤器单元1还包括第二过滤器元件21，该第二过滤器元件21提供第二过滤特性(不同于第一过滤特性)，该第二过滤特性在该示例中为粗过滤特性。因此，第二过滤器元件21是用于对油进行粗过滤的粗过滤器元件或介质，并且被布置在外壳元件3的内部。在该实施例中，第二过滤器元件21是基本平坦的织物介质并且被大致平行与外壳元件3的纵轴布置，该纵轴穿过第一过滤器元件13和阀27，如下文所述。更具体地，在该示例中，第二过滤器元件21是聚酯过滤器介质。在该示例中，聚酯纤维通过热粘合而粘合在一起。第二过滤器元件21的横截面厚度在1mm至10mm之间，更具体地在2mm至5mm之间，或更精确地在2.5mm至3.5mm之间。在该特定示例中，横截面厚度为约2.8mm。聚酯介质的重量可以在200g/m²至400g/m²之间，或更具体地在250g/m²至350g/m²之间。在该具体示例中，聚酯介质的重量为约290g/m²。此外，最大孔径可以在200μm至300μm之间，或更具体地在240μm至260μm之间。在该具体示例中，最大孔径约为250μm，而平均孔径可在40μm至130μm之间，或更具体地在60μm至110μm之间。在该特定示例中，约为85μm。因而，聚酯过滤器材料用作粗滤器，在该示例中，直径大于50μm的大颗粒以大约70％的效率被过滤，而直径大于80μm的颗粒以大约90％的效率被过滤，使用粗测试粉尘。聚酯过滤器介质的压降相对较低(压降在很大程度上取决于油的粘度)，即，使用上述规格时，即使流体流量约为20升/分钟或稍微更高，压降也可以保持在4kPa以下。

顶盖板、外壳元件3与第一过滤器元件13之间的空间限定第一液体隔间或第一液体室。外壳元件3、第一过滤器元件13和第二过滤器元件之间的空间限定第二液体隔间或第二液体室，而第二过滤器元件21和仅底盖板之间的空间限定第三液体隔间。

外壳元件3包括第一组过滤器支撑元件或装置23，其在该示例中为肋，而底盖板包括第二组过滤器支撑元件或装置25，其在该示例中也是肋。这些肋的目的是将第二过滤器元件21保持在外壳元件3内的适当位置。以这种方式，当底盖板就位时，第二过滤器元件21被布置成夹在外壳元件3的肋和底盖板的肋之间。换句话说，当底盖板就位时，第二过滤器元件21被夹紧在外壳元件3和底盖板之间。以这种方式，即使在高油流量和高油粘度的情况下，即使不使用任何其他固定装置，过滤器材料也可以保持其位置。此外，不需要任何其他固定装置(诸如包覆成型)以将第二过滤器元件21保持在适当位置。代替聚酯元件，第二过滤器元件21可以是例如金属网。然而，聚酯元件是特别有利的，因为它可以被底盖板压靠在外壳元件3上，因而可以容易地使聚酯元件的边缘密封。外壳元件3上和底盖板上的肋被定向成优化液体从进口9朝向出口11的流动。这些肋可以彼此平行或不平行。此外，它们中的至少一些可以竖直定向(当过滤器单元1放置在平坦的水平表面上时)。应注意，外壳元件3的一些肋(包覆成型)沿着第一过滤器元件的表面以一条或多条纵向线在第一过滤器元件13上延伸。可以彼此大致平行地延伸的肋线的数量可以在1至10之间，或者更具体地在2至5之间。因而，这些肋还用于增强第一过滤器元件13的结构。第一过滤器元件13上的这些肋能够用分隔壁(可选地基本垂直)代替，但是它们可能会在某种程度上破坏过滤器单元1内部的液体流动。因而，肋沿第一过滤器元件的表面以一条或多条线延伸特别有利，因为它们最小化了对液体流动的任何中断。

过滤器单元1还包括由偏压装置29操作的旁通阀27，该偏压装置在该示例中是弹簧。当旁通阀关闭时，被第二过滤器元件21过滤的油然后在到达出口11之前由第一过滤器元件13过滤。然而，如果跨旁通阀27(或第一过滤器元件13)的压降增加到足以达到预定的压力水平，则弹簧29允许旁通阀27打开。以这种方式，一旦液体已经被第二过滤器元件21过滤，则其可以直接通过旁通阀流到出口11，不被第一过滤器元件13过滤。换句话说，旁通阀定了第二液体隔间与出口11之间的无过滤器流体连接。因而，阀27被弹簧29推动到别和位置，然后如果第二隔间中的压力升高例如20kPa至40kPa，或者更具体地是升高至少30kPa，则被弹簧29释放到打开位置。压力可以升高是由于液体的粘性在低温下高(冷启动)，或者因为第一过滤器元件13例如被颗粒阻塞。为了使旁通阀正确地工作，有利地，跨第二过滤器元件21的压降可以保持相对较低，即例如处于4kPa的最大水平。

一旦具有内部元件的外壳元件3完成，就可以通过将顶盖板和底盖板密封地附接到外壳元件3上来关闭外壳元件3以形成过滤器箱。在该示例中，顶盖板和底盖板两者都通过激光焊接而焊接至外壳元件3，激光焊接是一种将盖板附接到外壳元件的简洁有效的方式。应注意，虽然有很多连接热塑性塑料的方法，但是激光塑料焊接具有一些明显的优点：高结合质量、最小的飞边或颗粒产生、更高的质量控制、对部件产生的应力较小以及焊接复合材料和复杂形状的能力。激光塑料焊接(有时也称为穿透焊接)是一种使用聚焦激光辐射粘合塑料的过程。激光塑料焊接的概念包括使聚焦的激光束穿过上部的激光透射部分，到达要结合的两个部分的界面。当激光被下部连接配对件吸收时，激光就会转化为热能。在界面处产生的热会形成熔化的焊缝，从而使两种塑料融合在一起。

激光塑料焊接有四种主要的工艺类型或方法：准同时焊接、轮廓焊接、同时焊接和混合焊接。每种过程类型都有其自身的优势和特别适合的应用程序类型。准同时焊接方法特别适合本发明，尽管可以替代地使用其他方法。在此过程中，引导单个聚焦的激光束(例如，通过振镜扫描镜)，因为它会以很高的速度多次跟踪焊接路径。以这种方式，整个接合线被有效地同时或几乎同时地加热。准同时焊接方法特别有利，因为它具有快速循环时间、出色的过程监控并且是非常灵活的方法。在轮廓焊接过程中，聚焦在一点的激光束相对于组件移动，从而在接头上单次通过。然而，代替使用激光塑料焊接将盖板固定到外壳元件上，可以使用以下任何一种方法：热板焊接、热气焊接、超声焊接和振动焊接。

在图1的示例中，附接区域或焊接区域在顶盖板和底盖板与外壳元件3接触的位置处在过滤器箱的外周或圆周上。在图1中，这些位置显示在左上角和右上角以及左下角和右下角。应注意，在图1的示例中，第二过滤器元件21从底部焊接区域垂直偏移给定距离。该距离可以例如在1mm至20mm之间，或更具体地是在2mm至10mm之间。在该特定示例中，该距离在3mm和6mm之间。垂直距离允许第二过滤器元件21更容易地定位在外壳元件3内。

外壳元件3的形状是这样的：如果打开旁通阀27，则有足够的空间用于油流动，以减小压降，如图2更好地所示。这意味着在第二过滤器元件21和外壳元件3之间留有用于流体的通道，以使流体在旁通阀27打开时到达出口11。同样地，连接至出口管31或管道(更具体地是连接至其近端)的出口11的形状在外壳元件3的内部是圆形的，在外壳元件侧处的横截面较大变为在出口管31的远端处横截面较小，以降低压降，其中出口管31的远端连接至抽吸泵。这意味着出口管31的横截面朝着出口管的远端稳定地减小。

在图2和图3中所示的示例中，出口11的底表面相对于外壳元件3的分隔或分开表面或平面33是偏移的。然而，该表面可以被制成平坦的以使模制过程更容易。此外，顶盖板在出口区域中可以向下(轻微)向下弯曲，即朝着出口11弯曲。有利地，将过滤器单元1放置在车辆的变速箱中以便为靠近该区域的齿轮留出空间。由于在该示例中，在外壳元件3的内部上的出口的横截面直径大于分开平面33与外壳元件3的顶表面之间的垂直距离，所以可以使外壳元件的顶表面是平坦的。这具有的优点在于，例如通过使用激光塑料焊接工艺容易将顶盖板连接到外壳元件3。

顶盖板、底盖板和外壳元件3中的至少一个可以被制成弯曲的，即它们可以在一个、两个或多个方向上具有非零曲率。在该示例中，将所有这些元件制成略微弯曲的以具有双曲率，且曲率方向基本彼此正交以使这些元件更坚固，即，它们更好地抵抗任何变形，否则可能由于过滤器元件1的外部和内部之间的压差引起变形。更具体地，在该示例中，顶盖板、底盖板和外壳元件3向外侧凸出，即，它们向外弯曲或向外延伸。

过滤器单元1例如以这样的方式在变速箱中定向：没有可能不受控地穿过而到达出口11的空气积聚的风险。这意味着过滤器单元1有利地关于如图4中所示的平坦的水平表面以非零角α(当从对应于过滤器单元宽度的过滤器单元1的短端观看时，该短端与对应于过滤器单元的长度的过滤器单元的长边相对)倾斜。换句话说，穿过出口和第一过滤器元件的侧向或侧轴(该轴与过滤器单元的纵轴正交)关于平坦的水平表面以角α倾斜。该角可以在25至45度之间，更具体地是在30至40度之间。在该具体示例中，该角约为33度。过滤器单元1在变速箱联接空间中的固定由出口管31以及适当的附接装置，诸如外壳元件3和/或盖板上的外肋实施，以保持其在x、y、z方向上的适当位置。

尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的，本发明不限于所公开的实施例。基于对附图、公开内容和所附权利要求的研究，在实施要求所保护的发明时，本领域技术人员将理解其他实施例和变型，并且可以实现其他实施方式和变型。例如，可能组合来自以上解释的至少两个变型的教导以获得另外的变型。

在权利要求中，词语“包括…”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载不同特征的仅有事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制本发明的范围。

Claims

1.一种用于过滤液体的抽吸过滤器单元(1)，所述过滤器单元(1)包括：

外壳元件(3)，所述外壳元件具有敞开的第一侧和敞开的相对的第二侧，所述外壳元件(3)包括第一组过滤器元件支撑元件(23)；

第一盖板(5)，所述第一盖板被密封地连接至所述外壳元件(3)的所述第一侧；

不同的第二盖板(7)，所述第二盖板密封地连接至所述外壳元件(3)的所述第二侧，所述第二盖板(7)包括第二组过滤器元件支撑元件(25)；

过滤器单元进口(9)，所述进口(9)位于所述第二盖板(7)上；

过滤器单元出口(11)；

第一过滤器元件(13)，所述第一过滤器元件(13)设置在所述外壳元件(3)内部，以提供对液体的精细过滤特性；以及

第二过滤器元件(21)，所述第二过滤器元件被布置在所述第一过滤器元件(13)和所述进口(9)之间，以提供对液体的粗过滤特性，所述第二过滤器元件(21)被所述第一和第二组过滤器元件支撑元件(23、25)夹在所述第二盖板(7)和所述外壳元件(3)之间，

其特征在于，所述第一和第二组过滤器元件支撑元件(23、25)为肋状体，并且特征在于，所述肋状体关于彼此不平行地定向。

2.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第二过滤器元件(21)是聚酯过滤器元件。

3.根据权利要求1或2所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第二过滤器元件(21)基本上是平坦的并且基本上平行于所述外壳元件(3)的纵轴布置。

4.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第二过滤器元件(21)的横截面厚度在2mm至5mm之间。

5.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第二过滤器元件(21)的位置从所述第二盖板(7)的固定区域偏移到所述外壳元件(3)。

6.根据权利要求5所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第二过滤器元件(21)与所述固定区域之间的偏移距离在2mm至10mm之间。

7.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第一过滤器元件(13)为褶状过滤器元件。

8.根据权利要求6所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，两个连续的褶之间的角度至少为10度。

9.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第一组过滤器元件支撑元件(23)中的至少一个在所述第一过滤器元件(13)的表面上纵向地延伸。

10.根据权利要求9所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述第一过滤器元件(13)的表面上的过滤器元件支撑元件(23)的数量在2至5之间。

11.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，以下元件中的至少一个向外弯曲：所述外壳元件(3)、所述第一盖板(5)和所述第二盖板(7)。

12.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述出口(11)位于所述外壳元件(3)上。

13.根据权利要求1所述的抽吸过滤器单元(1)，其中，所述过滤器单元(1)还包括旁通阀(27)，当所述过滤器单元(1)内的压力达到给定水平时，所述旁通阀为所述第一过滤器元件(13)提供旁通。

14.一种用于车辆的自动变速箱，包括根据上述权利要求中的任一项所述的过滤器单元(1)。

15.一种制造根据权利要求1至13中的任一项所述的抽吸过滤器单元(1)的方法，其中所述方法包括：

通过注塑成型制造内部带有第一过滤器元件(13)的外壳元件(3)；

将第二个过滤器元件(21)放在所述外壳元件(3)内；和

通过将第一和第二盖板(5、7)附接到所述外壳元件(3)来关闭所述外壳元件(3)。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一和第二盖板(5、7)通过以下任何一种方法附接到所述外壳元件(3)：激光焊接、热板焊接、热气焊接、超声波焊接和振动焊接。