CN1831381A - 过滤元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种过滤元件，其维持通过过滤介质的液体的流速，尽可能快地抑制压力损失，并在尺寸上是紧凑的。过滤元件包括经打摺而使得峰(30a)和谷(30b)交替排列的过滤介质(30)以及用于保持该过滤介质(30)的框架(21)，所述框架(21)包括形成其周界边缘的框架体(22)和在该框架体(22)的内部平行地延伸的多个肋(23)。肋(23)之间的间隔(H)设为5至35mm，过滤介质(30)在峰(30a)和谷(30b)处以至少4度的角(θ)被折叠。
Description
技术领域
本发明涉及用于液体系统的过滤器，尤其涉及在自动变速器(automatictransmission)的滤油器中使用的过滤元件。
背景技术
常规地，在用于液体系统的过滤器中，例如用于自动变速器的滤油器，已使用了这样的过滤元件，即在所述过滤元件中将过滤介质打摺而使得交替排列的峰和谷保持在框架的内部。
一般而言，过滤器具有这样的问题，即，通过控制过滤效率的提高和通道阻力的增加来减少压力损失。为解决这一问题，过去已提出了不同的方法。另外，近年来，产生了既要获得更紧凑的过滤器又要解决上述问题的需求。为满足这一需求，常常使用采用打摺的过滤介质的过滤元件。因为已打摺，所以这样的过滤元件可具有更大的过滤面积，使得这种类型的过滤元件表现卓越，其避免了压力损失的增加，过滤元件的寿命得到延长，并且过滤器的尺寸可减小。
关于上述采用打摺的过滤介质的过滤元件，本发明的申请人过去进行了许多研究，已公开的专利文献1所述的发明是这些研究的结果之一。
[专利文献1]日本专利公开文件No.2003-106417
另一方面，由于过滤介质粘住现象(filter medium sticking phenomenon)，这种类型的过滤元件容易带来通道阻力(passage resistance)的增加。因此，在待过滤的诸如油的液体具有低的温度的情况下，所期望的流速的液体不被允许通过，这导致缩短产品寿命的缺点。另外，在这种过滤元件用作自动变速器的滤油器的情况下，由于压力损失的增加而造成的流速下降，恐怕会造成自动变速器发生故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种过滤元件，其能够即使在诸如油之类的待过滤液体具有低的温度的情形下防止压力损失的增加，并且可靠地维持期望的流速。
特别地，关于用作自动变速器所用的滤油器的过滤元件，本发明要解决的技术问题是合适地维持自动变速器的工作。
为实现上述目的，本发明提供一种过滤元件，其包括经打摺而使得峰和谷交替排列的过滤介质以及用于保持该过滤介质的框架，所述框架包括形成其周界边缘的框架体和在该框架体的内部平行地延伸的多个肋；肋之间的间隔设为5至35mm；过滤介质在峰和谷处以至少4度的角被折叠而布置在肋之间。
另外，在本发明中，在过滤元件中，过滤介质构造成由框架保持，使得峰和谷在肋延伸的方向上交替排列。
过滤介质的特征在于其由无纺织物层和用于加强所述无纺织物层的加强层构成。
在本发明中，关于用于保持过滤介质的框架，通过以合适的大小设定间隔，抑制了过滤介质的粘住现象，由此通过维持有效的过滤面积而防止了压力损失的增加。因此，即使在诸如油之类的待过滤的液体具有低的温度的情况下，也可以可靠地维持所期望流速的液体的通过。尤其是在过滤元件用于自动变速器的滤油器的情形下，压力损失的增加受到抑制，通过过滤介质的油的流速得到保证，因而合适地维持了自动变速器的工作。
另外，由于过滤介质由框架保持而使得峰和谷在肋延伸的方向上交替排列，因而肋合适地保持了过滤介质，从而有效地防止了过滤介质的变形。此外，由于加强层设置在过滤介质中，因而可进一步防止过滤介质的变形。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的具有过滤元件的滤油器的分解透视图；
图2为显示图1所示的用于过滤元件的过滤介质的层结构的一种样式的透视图；
图3为从背面侧观察第一结构件时的透视图，其显示用于图1所示的过滤元件的过滤介质折叠起来的状态；
图4为部分地显示过滤元件的顶表面的局部平面图；和
图5为显示流速与油通道阻力之间的关系的双对数图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。
图1显示了一种状态，其中根据本发明的一个实施例的过滤元件20用于自动变速器的滤油器1。
该滤油器1具有形成其外壳的壳体1a，过滤元件20容纳在壳体1a中。壳体1a由在上部中成形有开口14的下盒10和用于关闭下盒10的开口14的盖2构成。
下盒10具有矩形外形，其由底表面11和围绕底表面11周边的周围壁表面12形成。底表面11成形有流入口13，其容许油流入壳体1a。在形成开口14的周围壁表面12的上端，支承凸缘15形成在整个周界边缘上，并以固定尺寸向外突出。
另一方面，盖2具有大致矩形的外形，其由顶表面3a和围绕顶表面3a周边的周围壁表面3b形成。在周围壁表面3b的一部分中，用于容许油流出壳体1a的柱形流出口4形成为向外伸出。与流出口4相对应的顶表面3a的一部分3c以弧形的形式向上侧隆起。在周围壁表面3b的下端，支承凸缘5形成在整个周边上，并以固定尺寸突出。
过滤元件20容纳在壳体1a中，从而由下盒10和盖2支承。过滤元件20包括框架21和设置在框架21中并由框架21保持的过滤介质30。
框架21由框架体22、多个肋23和凸缘部分24一体地形成，多个肋23在框架体22的内部平行地延伸，凸缘部分24从框架体22的外表面向外突出。
框架体22具有矩形的外形，并成形为使得其厚度和高度在整个周边上是固定不变的。在一些类型的过滤元件中，其厚度或高度形成为局部不同。在本发明中，框架体22的厚度和高度不局限于该实施例。
在该实施例中，两个肋23在框架21的长度方向上延伸而使得相互平行，并连接框架体22的相对表面22a，所述相对表面22a在宽度方向上延伸。两个肋23都成形为具有与框架体22相同的高度并具有固定的厚度。凸缘部分24从框架体22的外表面向外突出，并成形为使得其周界边缘具有与盖2和下盒10的支承凸缘5、15的外形几乎相同的形状。在凸缘部分24的外周界边缘，形成具有略小厚度的受支承部分(held portion)25。当过滤元件20容纳在壳体1a中时，形成在凸缘部分24中的受支承部分25被支承在盖2和下盒10的支承凸缘5、15之间。在该实施例中，受支承部分25通过减小凸缘部分24的周界边缘部分的厚度而形成。然而，受支承部分25不必一定要形成小的厚度。另外，在该实施例中，肋23被设置为在框架21的长度方向上延伸。但是，肋23的结构不限于此，其可以被设置为在框架21的宽度方向上延伸。
在由肋23分成三个区域的框架体22的内部设置过滤介质30。每一过滤介质30被打摺而形成锯齿形，使得峰30a和谷30b交替排列(参见图3)。如图1所示，过滤介质30由框架21保持，使得峰30a和谷30b在肋23延伸的方向上交替排列。
如图2所示，过滤介质30通过重叠上层31和下层32而构成，上层31和下层32均由无纺织物构成，网形加强片33保持在它们之间。构成过滤介质30的上层31和下层32的无纺织物由具有高耐热性的材料形成，比如聚酯纤维、聚酰胺纤维、玻璃纤维和金属纤维。另一方面，加强片33采用具有高耐热性的材料，比如聚酯纤维。
上层31、下层32和加强片33相互叠置，并在厚度方向上被压缩以使厚度减小至约2.5mm。经减小的厚度容许易于折叠过滤介质30。上层31和下层32的无纺织物通过针刺法加工而穿过加强片33的网眼相互缠结在一起，由此，上层31和下层32牢固地结为一体而不会彼此分离。优选地，可设置一工序，在该工序中，过滤介质30被浸透粘合剂。通过使过滤介质30浸透粘合剂，缠结的无纺织物变硬，从而过滤介质30的强度可得到提高。粘合剂可采用聚丁橡胶、酚醛树脂或酮类树脂。
图3详细显示了过滤介质30折叠起来的状态。
对于经打摺而形成为锯齿形的过滤介质30，如果每单位长度折叠的数量，即峰30a和谷30b的数量增加，原则上过滤介质30的表面积可相应增大，由此过滤面积可增大。然而，如果在峰30a和谷30b处的折叠角θ太小，那么过滤介质30的相邻表面会相互接触，从而有效进行过滤作用的面积相应减小。
对于该过滤介质30，通过保持至少4度的折叠角，在模制折叠时施加到所用的模子上的不合理的压力受到限制，从而可防止模子破损。折叠角应优选地在90度内，更优选地在45度内。
对于锯齿形过滤介质30保持在框架21的肋23之间的过滤元件20，已发现肋23之间的间隔是影响压力损失的一个因素。图4中，肋23之间的间隔用H表示。
如果使用过滤介质30，其峰30a和谷30b的角度成形为4度或更大，那么肋23的间隔H应是5至35mm。如果肋23的间隔H在这一范围内，那么当油通过过滤介质30时通道阻力仅与流速成比例地增加，通道阻力不因其它不确定因素的不利影响而增加。另外，由于肋23可靠地保持过滤介质30的形状，因而过滤介质30的粘住被防止，并且压力损失的增加受到抑制，从而通过过滤介质30的油的流速得到维持。因此，在滤油器1用于自动变速器的情况下，自动变速器的工作被适当地维持。尤其是当油具有低的温度时，压力损失的增加得到有效抑制。
肋23的间隔H的上限可以是30mm，优选地是25mm，更优选地是20mm。
[实验示例]
本发明的发明人进行了以下试验，以测试肋23的间隔H的变化对通道阻力的影响程度。
在该试验中，准备具有不同的肋23的间隔H的框架21，油被容许通过由该框架21保持的过滤介质30。改变通过过滤介质30的油的流速，测量通过过滤介质30的油的通道阻力。作为用于本试验的框架21，准备框架，在所述框架中，肋23的间隔H在5至35mm的范围内以5mm的增量而增加，并且间隔H为3mm。另外，用于对比，准备以平面形状成形的过滤介质30。对总共9种试样进行测量。
用于该试验的过滤介质30是这样的过滤介质，即该过滤介质中的无纺织物压缩为2.5mm厚，其成形为锯齿形，使得峰30a和谷30b交替排列。在峰30a和谷30b处的折叠角为4度。
表1总结了测试结果，图5为显示测量结果的图。
[表1]
| 流速(cm/s) | ||||||||||||||
| 1 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 5.5 | 6.0 | 6.5 | 7.0 | ||
| 平面形的过滤介质 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 50 | 55.5 | 60.9 | 66.3 | 71.7 | 77.1 | |
| 肋的间隔(mm) | 3 | 11.7 | 17.4 | 23.1 | 28.7 | 34.3 | 39.9 | 45.5 | 51.1 | 56.6 | 62.2 | 67.7 | 73.3 | 78.8 |
| 5 | 11.6 | 17.2 | 22.8 | 28.4 | 34 | 39.5 | 45 | 50.5 | 56 | 61.4 | 66.9 | 72.3 | 77.8 | |
| 10 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 50 | 55.5 | 60.9 | 66.3 | 71.1 | 77.1 | |
| 15 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 50 | 55.5 | 60.9 | 66.3 | 71.1 | 77.1 | |
| 20 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 50 | 55.5 | 60.9 | 66.3 | 72 | 77.5 | |
| 25 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 51 | 56 | 65 | 80 | 100 | ||
| 30 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 51.2 | 70 | 100 | ||||
| 35 | 11.5 | 17.1 | 22.6 | 28.2 | 33.7 | 39.1 | 44.6 | 57 | 90 | |||||
必须考虑以下部分，其为评价试验结果的基础。
对于折叠成锯齿形的过滤介质30，认为相邻部分的表面相互粘住，使得有效的过滤面积减小。导致出现过滤介质30粘住的原因是由油的流动产生的负压。粘住现象是因负压增大造成的。理想地，优选地是根本没有这种粘住现象发生的框架21用于滤油器1。
即使通过考虑负压的产生来设计滤油器是必要的，也必须顾及实际的使用水平而考虑可容许的负压的程度。在这方面，在用于自动变速器的油示波器1中，考虑到在其中流动油的系统的结构，逻辑上或理论上产生的最高负压为大约-100kPa。另一方面，在实际的使用水平上，当在寒冷地区起动发动机时，产生最高负压。此时的可允许负压被认为是约-50kPa。也就是说，在实际的使用水平上考虑50kPa的载荷是足够的。
根据这种观点，研究试验结果。
首先，如从图5清楚所见，对于平面形的过滤介质，通道阻力随流速变化而成比例地上升。对于该直线，当流速增大到约4.5cm/s时，通道阻力达到50kPa。同样，对于锯齿形的过滤介质30，如果数据位于该直线上，则其性能可被看作与平面形的过滤介质的性能一样。
根据这一观点看图5，关于肋23的间隔H为5至20mm的框架21，相对于在该试验中变化的所有流速，数据近似位于图5所示的直线上。因此，对于肋23的间隔H为5至20mm的框架21，其性能可被看作与平面形的过滤介质的性能一样，从而如果流速在最高达约4.5cm/s的范围内，可以毫无问题地使用滤油器1，其中当流速为约4.5cm/s时通道阻力达到50kPa。
相反，对于肋23的间隔H为25mm、30mm和35mm的框架21，通道阻力逐渐偏离该比例直线而随着流速的增加激增。具体地说，对于肋23的间隔H为25mm、30mm和35mm的框架21，当流速分别超过5.0cm/s、4.5cm/s和4.0cm/s时通道阻力激增。这些点与表1中的阴影数据相对应。
因此，对于这些框架21，过滤介质30的粘住现象是因流速增加造成的。因而，考虑到与平面形的过滤介质的比较，可以说这些框架21不能用于滤油器1。然而，进一步考虑实际的使用水平(actual usage level)，对于肋23的间隔H为25mm和30mm的框架21，当流速超过4.5cm/s时，载荷超过50kPa，从而如果流速在最高达4.5cm/s的范围内，可以说这些框架21可以毫无问题地使用。
另一方面，对于肋23的间隔H为35mm的框架21，当流速超过4.0cm/s时，通道阻力超过50kPa，其为实际使用水平上的可容许值。因此，不宜将该框架21用于滤油器1。
与这些框架21形成对比，对于肋23的间隔H为3mm的框架21，过滤介质30因为肋23的小间隔H而被牢固地保持，从而过滤介质30没有粘住。然而，发现由于肋23的间隔H过分减小的影响，压力损失本身增加，超过了平面形的过滤介质的特性，使得即使在实际规定水平(actualspecification level)上也难于使用该框架21。
根据上述结果，可以断定，对于经打摺而使得峰30a和谷30b交替排列的锯齿形过滤介质30，优选地使用这样的框架21：其中保持过滤介质30的肋23的间隔不小于5mm，并小于35mm。
上述解释是把通过使加强片保持在无纺织物层之间而形成的过滤介质作为示例。然而，过滤介质的结构不局限于上述结构。本发明可以应用于采用只由无纺织物构成的过滤介质的过滤元件。另外，肋的数量不局限于两个，而是可以根据构成过滤元件的框架的面积而适当地变化。另外，布置过滤介质的方向不局限于这样的方向：在该方向上，峰和谷沿肋延伸的方向交替排列。可以以这样的方向布置过滤介质：在该方向上，峰和谷沿垂直于肋延伸的方向交替排列。
上述解释是把过滤元件应用于自动变速器的滤油器的情形作为示例。然而，过滤元件的应用不局限于上述应用。本发明可应用于其它液体过滤器所使用的过滤元件。
在没有脱离本发明的实质或基本特征的情况下，本发明可以体现为其它具体形式。因而，本发明的实施例应视作在所有方面是说明性的并且不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书而不是由前述说明指出，因而，落入该权利要求书的等同物的含义和范围内变化应为包含在本发明的范围内。
2005年1月31日提交的包括说明书、权利要求书和摘要的日本专利申请No.2005-0027在此全部引入作为参考。
Claims (3)
1.一种过滤元件，其包括经打摺而使得峰和谷交替排列的过滤介质以及用于保持该过滤介质的框架，
所述框架包括形成其周界边缘的框架体和在该框架体的内部平行地延伸的多个肋；
所述肋之间的间隔设为5至35mm；并且
所述过滤介质通过在所述峰和所述谷处以至少4度的角被折叠而布置在所述肋之间。
2.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述过滤介质由所述框架保持，使得所述峰和所述谷在所述肋延伸的方向上交替排列。
3.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述过滤介质由无纺织物层和用于加强所述无纺织物层的加强层构成。
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