DE102005006881C5

DE102005006881C5 - Fluidfilter

Info

Publication number: DE102005006881C5
Application number: DE102005006881.2A
Authority: DE
Inventors: Ismail C. Bagci; Kevin C. South; Gregory W. Hoverson; Byron Andrew Pardue; Peter K. Herman; Chris A. Schoonover; Patrick J. Galecki
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: CN100409919C; US20050178706A1; DE102005006881B4; US8177967B2; DE102005006881A1; JP2005270964A; CN1676190A

Abstract

Fluidfilter (20; 74; 104; 114; 132; 145; 154) zur Anordnung an einem fluidführenden Kopf, wobei der Fluidfilter aufweist:
ein Gehäuse (21; 105; 115; 137; 157; 162; 170) mit einem geschlossenen Boden (29) und einer Seitenwand (30), welche einen Hohlraum (34) definieren;
ein Filtermedium (23; 106; 116), welches ein offenes Inneres definiert und welches in dem Hohlraum angeordnet ist;
eine Gewindeplatte (22; 39; 75; 109; 117; 146), welche mit dem Gehäuse verbunden ist und zum Umschließen des Filtermediums gestaltet und ausgelegt ist, wobei die Gewindeplatte eine Mehrzahl von Einlassströmungsöffnungen (53; 128) definiert und eine Hülse (50; 76; 76a - 76d) aufweist, welche sich in das offene Innere erstreckt, wobei die Hülse eine Auslassströmungsleitung schafft;
eine Endplatte (70; 98; 107; 118; 180), welche mit dem Filtermedium verbunden ist und einen Flanschabschnitt (78; 90; 181) und einen sich parallel zur Gewindeplattenhülse in das offene Innere erstreckenden Hülsenabschnitt (77; 182) aufweist; und
ein elastomeres Strömungssteuerungsventil (85) mit einem ersten Abschnitt (87), der zwischen dem Flanschabschnitt der Endplatte und der Mehrzahl von Einlassströmungsöffnungen angeordnet ist und einem zweiten Abschnitt (86), der zwischen dem Hülsenabschnitt der Endplatte und der Gewindeplattenhülse angeordnet ist, wobei sich der zweite Abschnitt zwischen der Gewindeplattenhülse und dem Hülsenabschnitt der Endplatte in das offene Innere erstreckt, wobei der erste Abschnitt eine Rücklaufverhinderungseigenschaft schafft und der zweite Abschnitt im Zusammenwirken mit der Gewindeplattenhülse eine Bypass-Eigenschaft für das Filtermedium schafft.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Ausgestaltung und den Aufbau eines Fluidfilters, der verschiedene Ausgestaltungs-Wahlmöglichkeiten und Optionen umfasst, welche die Gesamtkosten des Fluidfilters verringern helfen. Diese Wahlmöglichkeiten und Ausgestaltungsoptionen beinhalten die Ausgestaltung und Neugestaltung von Einzelteilen und Merkmalen, sowie das gesamte Herstellungsverfahren, das zur Herstellung des Fluidfilters verwendet wird.
Bei der Gestaltung eines Fluidfilters ist ein zu berücksichtigender Punkt die Begrenzung der Kosten. Aufgrund des hohen Marktvolumens für beispielsweise Kraftstofffilter und Schmiermittelfilter können sich auch relativ geringe Kostenverringerungsmaßnahmen bei größeren Kunden, beispielsweise Wagenparkbetreibern, zu erheblichen Einsparungen aufsummieren. Wenn bei typischen oder üblichen Fluidfiltern Ausgestaltungs- und Neugestaltungsmodifikationen gemacht werden können, die zur Beseitigung von einem oder mehreren Bauteilen führen, erfolgt eine Kosteneinsparung vom Standpunkt der Beseitigung eines Bauteils und seiner zugehörigen Kosten her, sowie durch Beseitigung eines oder mehrerer Zusammenbauschritte, welche diesem Einzelteil zugeordnet sind. Wenn es Kosteneinsparungen aus Verbesserungen in den Herstellungs- und Zusammenbauschritten gibt, die zur Erzeugung des Fluidfilters durchgeführt werden müssen, können diese ausgedrückt in Arbeitslohn erheblich sein.
Ein Betrachtungspunkt bei der Gestaltung und/oder Neugestaltung von Fluidfilterbauteilen ist, ob der Fluidfilteraufbau nichtmetallisch oder hauptsächlich nichtmetallisch gemacht werden kann. Eine Fluidfilterausgestaltung, welche überwiegend nichtmetallisch, vorzugsweise aus Kunststoff ist, kann als „entsorgbar“ betrachtet werden, da sie für die Entsorgung verbrannt werden oder recycelt werden kann, abhängig von den ausgewählten Materialien. Durch Bereitstellen einer Konstruktion, welche verbrennbar ist, kann die Baumasse des Filters auf Asche mit geringem Volumen verringert werden und dies begrenzt das, was auf Deponien endzulagern ist. Die andere Option für „entsorgbar“ ist, die bei dem Aufbau des Fluidfilters verwendeten Kunststoffe zu recyceln. Zurzeit wird, wenn eine Fluidfilterkonstruktion im Wesentlichen vollständig aus Kunststoff besteht, sie für gewöhnlich als eine „umweltfreundliche ‚grüne‘ Ausgestaltung“ bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen verbesserten Fluidfilter zu schaffen.
Aufgrund der Erkenntnis, dass in einem hauptsächlich nur aus Kunststoff bestehenden Fluidfilteraufbau ein Wert begründet liegt und dass ein Wert in der Verringerung der Anzahl von Bauteilen liegt, welche den Fluidfilter bilden, ist die vorliegende Erfindung auf diese beiden Aspekte gerichtet. Durch die vorliegende Erfindung wird eine Anzahl von Gestaltungsverbesserungen geschaffen, wie beschrieben werden wird, und jede Verbesserung hat einen unabhängigen Wert derart, dass sie unabhängig von einer anderen Verbesserung eingesetzt werden kann. Nichts desto weniger kann eine Anzahl von erfindungsgemäßen Verbesserungen aufgrund ihrer Gestaltungskompatibilität zusammen in einen neu gestalteten Fluidfilter eingebaut werden.
Dokument EP 0 439 901 A1 beschreibt einen Ölfilter mit einem Überdruckventil, das einen Bypass-Strömungsweg freigibt, falls eine Abscheideeinheit verstopft ist.
Dokument EP 1 524 021 A1 beschreibt einen Fluidfilter mit einer Ventilanordnung, bei der das Verschlussteil für ein Überdruckventil und ein Rücklaufverhinderungsventil einstückig ausgeführt sind. Das Überdruckventil umfasst eine radial vorgespannte, konkave konische Feder.
Dokument US 5,405,527 beschreibt eine Filterkartusche mit einem ringförmigen Ventil. Während eines normalen Betriebs öffnet sich eine Lippe am Ventil, so dass Schmieröl durch den Filter strömt. Bei verstopftem Filter hebt sich eine Ventilhülse und gibt eine Öffnung frei, durch die das Schmieröl am verstopften Filter vorbei strömt.
Dokument US 3,785,491 beschreibt ein Gummiformteil für einen Automobilölfilter. Das Formteil ermöglicht einerseits die Funktionalität eines Überdruckventils und verhindert andererseits einen Ölrücklauf.
Dokument JP 08135428 A beschreibt einen Ölfilter mit einer Rückflusssperre.
Dokument JP 2001234724 A1 beschreibt einen Ölfilter mit einer Rückflusssperre und einer Auslassleitung, durch die beim Öffnen des Filters Restöl entnommen werden kann.
Dokument JP 10128014 A beschreibt ein Filtergehäuse mit einer Kopfverkleidung, die in axialer Richtung auf eine Filterkartusche gesetzt wird. Durch die Axialbewegung wird ein O-Ring verschoben, so dass ohne besondere Kraftausübung in einem Fertigungsschritt eine zuverlässige Abdichtung hergestellt wird.
Dokument JP 2002210309 A beschreibt einen Fluidfilter mit einem Filtermedium und einer stirnseitigen Gewindeplatte.
Dokument JP 11197411 A beschreibt eine Filteranordnung mit einer Filterkartusche aus zur Entsorgung verbrennbarem Material.
Dokument JP 11006575 A beschreibt ein Druckventil mit einer bestimmten Ventilöffnungscharakteristik. Ein Verschlussteil des Ventils ist elastisch verformbar.
Offenlegungsschrift US 2004/0011715 A1 und die darauf basierende Patentschrift US 7,048,848 B2 beschreiben eine Hybridölfilteranordnung mit einem Gehäuse und einem ersten Ölfilterelement. Ein kreiszylindrisches zweites Ölfilterelement ist umlaufend um das erste Ölfilterelement angeordnet.
Dokument US 3,473,660 beschreibt ein Ölfiltergehäuse, das an einem Ende durch Rippen oder Rillen versteift ist.
Dokument US 5,342,519 beschreibt eine Fluidfilterkartusche mit einem kreiszylindrischen Gehäuse und einer Gewindeplatte, die zwei Innengewinde unterschiedlichen Durchmessers aufweist.
Dokument US 5,868,932 beschreibt eine Filterkartusche mit einem entnehmbaren Zentralrohr, um welches das Filtermedium angeordnet ist.
Dokument US 5,104,537 beschreibt einen Hochdruckfilter mit einem zylindrischen Gehäuse, das an einem offenen Ende mit einer Gewindeplatte verschraubt ist. Zwischen Filter und Filterkopf ist eine innere Dichtung vorgesehen, die ein Vorbeifließen des Fluids am Filtermedium verhindert.
Dokument US 5,453,195 beschreibt einen Hochdruckfilter für Schmieröl oder Hydrauliköl. Das Öl strömt eingangsseitig durch Öffnungen in einem Ring, der auslassseitig mit einer Gewindeplatte verschraubt ist.
Dokument US 2002/0074281 A1 beschreibt einen Fluidfilter mit einer Gewindeplatte zur Schraubbefestigung an einem externen Filterkopf.
Dokument US 5,462,658 beschreibt ein Treibstofffiltersystem für einen Verbrennungsmotor. Das System umfasst eine Treibstofffilterkartusche mit einem Filtermedium. Zur kontinuierlichen Abscheidung von Verunreinigungen und Luft sind an der Treibstofffilterkartusche Auslassströmungswege vorgesehen.
Dokument US 5,258,118 beschreibt eine wiederverwendbare Filtereinheit für einen Verbrennungsmotor. Die Filtereinheit umfasst ein konisches, austauschbares Filtermedium.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Fluidfilter zur Anbringung an einem fluidführenden Kopf gemäß Anspruch 1 wird bereitgestellt. Das Fluidfilter weist gemäß der Erfindung auf ein Gehäuse mit einem geschlossenen Boden und einer Seitenwand, welche einen Hohlraum definieren; ein Filtermedium, welches ein offenes Inneres definiert und in dem Hohlraum angeordnet ist; eine Gewindeplatte, welche mit dem Gehäuse verbunden und zum Umschließen des Filtermediums gestaltet und ausgelegt ist, wobei die Gewindeplatte eine Mehrzahl von Einlassströmungsöffnungen definiert und eine Hülse aufweist, welche sich in das offene Innere erstreckt, wobei die Hülse eine Auslassströmungsleitung schafft; eine Endplatte, welche mit dem Filtermedium verbunden ist und einen Flanschabschnitt und einen Hülsenabschnitt aufweist; und ein elastomeres Strömungssteuerungsventil mit einem ersten Abschnitt, der zwischen dem Flanschabschnitt der Endplatte und der Mehrzahl von Einlassströmungsöffnungen angeordnet ist, und einem zweiten Abschnitt, der zwischen dem Hülsenabschnitt der Endplatte und der Gewindeplattenhülse angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt eine Rücklaufverhinderungseigenschaft bereitstellt und der zweite Abschnitt im Zusammenwirken mit der Gewindeplattenhülse eine Bypass-Eigenschaft für das Filtermedium schafft.
Zugehörige Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fluidfilters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vollständig geschnittene Aufrissdarstellung des Fluidfilters aus 1.
3 ist eine vollständig geschnittene Aufrissdarstellung eines Topfes, der einen Teil des Fluidfilters aus 1 bildet.
4 ist eine vollständig geschnittene Aufrissdarstellung einer Gewindeplatte, welche einen Teil des Fluidfilters aus 1 bildet.
5 ist eine Draufsicht auf die Gewindeplatte aus 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der Gewindeplatte aus 5 zur näheren Darstellung einer Strömungsöffnung.
7 ist eine voll geschnittene Teilaufrissdarstellung eines Abschnitts der Gewindeplatte aus 4 zur Veranschaulichung einer umlaufenden Quetschrippe.
8 ist eine voll geschnittene Teilaufrissdarstellung einer anderen Gewindeplatteausgestaltung mit einer Mehrzahl von Quetschrippen ähnlich der in 7 verwendeten.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer oberen Endplatte, welche einen Teil eines Fluidfilters gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
10 ist eine Teilaufrissdarstellung eines Fluidfilters, der die obere Endplatte aus 9 beinhaltet.
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Kombination aus Rücklaufverhinderungsventil und Bypass-Ventil, welche ein Verbesserungsmerkmal der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist eine voll geschnittene perspektivische Darstellung des Ventils aus 11.
13 ist eine perspektivische Ansicht von unten auf eine Gewindeplatte mit einer geschwungenen Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung zum Zusammenwirken mit dem Ventil aus 11.
13A ist eine Draufsicht von oben im vollen Querschnitt einer anderen Gewindeplattenhülsenausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
13B ist eine Draufsicht von oben im vollen Querschnitt einer anderen Gewindeplattenhülsenausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
13C ist eine Draufsicht von oben im vollen Querschnitt einer anderen Gewindeplattenhülsenausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
13D ist eine Draufsicht von oben im vollen Querschnitt einer anderen Gewindeplattenhülsenausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine voll geschnittene Teilaufrissdarstellung eines Fluidfilters gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Direktdichtung zwischen einer Endplatte und einer Gewindeplatte.
15 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Fluidfilter- und Gewindeplattenkombination, welche ein anderes Verbesserungsmerkmal der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 ist eine aufgebrochene und teilweise auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Fluidfilters gemäß der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine perspektivische Darstellung des Fluidfilters aus 16.
18 ist eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht eines Fluidfilters gemäß der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine perspektivische Darstellung des Fluidfilters aus 18.
20 ist eine voll geschnittene Teilaufrissdarstellung, welche eine verbesserte Geometrie einer Gewindeplattenkante und eine Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist eine Teilansicht auf eine Fluidfilterverbesserung gemäß der vorliegenden Erfindung.
22 ist eine perspektivische Teilansicht eines Fluidfiltertopfes, der eine weitere Fluidfilterverbesserung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
23 ist eine perspektivische Teildarstellung eines Fluidfiltertopfes, der eine weitere Fluidfilterverbesserung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
24 ist eine perspektivische Darstellung einer Fluidfilterendplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 ist eine voll geschnittene Aufrissdarstellung eines Fluidfilters mit der Endplatte aus 24.
26 ist eine perspektivische Darstellung einer anderen Gewindeplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Zwecke der Verbesserung eines Verständnisses der Grundsätze der Erfindung erfolgt nun eine Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen und eine bestimmte Terminologie wird deren Beschreibung verwendet. Es versteht sich nichts desto weniger, dass hierdurch keine Einschränkung des Erfindungsumfangs hinsichtlich Abänderungen und weiteren Abwandlungen der dargestellten Vorrichtung und eine derartige weitere Anwendung der Grundsätze der Erfindung, wie sie hier beschrieben ist, beabsichtigt ist, die sich für einen Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, als normal verstehen.
Bezugnehmend auf die 1 - 7 sind Merkmale eines Fluidfilters 20 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fluidfilterverbesserungen, welche Teil des Fluidfilters 20 sind, werden im Zusammenhang mit der Erläuterung von Aufbau und Arbeitsweise des Fluidfilters 20 dargelegt, wenn die 1 - 7 beschrieben werden. In 8 ist eine alternative Ausführungsform für eine der Fluidfilterverbesserungen offenbart, ist jedoch nicht als Teil des Fluidfilters 20 ausgeführt. Zusätzlich ist die Verbesserung der Endplatte gemäß 9 in 10 in einen Fluidfilter eingebaut dargestellt, der auf der Ausgestaltung des Fluidfilters 20 aus 2 basiert.
Beginnend nun mit dem Fluidfilter der 1 - 7, handelt es sich bei dem dargestellten Fluidfilter 20 um einen vollständig entsorgbaren Aufschraubfilter aus gegossenem Kunststoff. Der Fluidfilter 20 umfasst ein Gehäuse oder einen Topf 21, eine Gewindeplatte 22, ein Filtermedium 23 und eine Stirndichtung 24. Das einstückige Gehäuse 21 weist einen geschlossenen Boden 29 und eine ringförmige Seitenwand 30 auf, welche an einer ringförmigen freien Kante 31 endet, die ein ringförmiges offenes Ende 32 definiert. Die freie Kante 31 weist eine Lippe 33 zur Verbindung mit der Gewindeplatte 22 auf. Der geschlossene Boden 29 und die Seitenwand 30 wirken zusammen, um einen hohlen Innenraum 34 zu begrenzen. Die inneren Oberflächen des Bodens 29 und der Seitenwand 30 weisen eine Reihe von beabstandeten Rippen 35 auf, welche so ausgestaltet sind, dass sie dem Gehäuse 21 zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit verleihen. Eine Vertiefung 29a hat eine ½-Inch Einweg-Eingriffsmöglichkeit, welche nur die Entfernung des Fluidfilters ermöglicht.
Die in den 1 und 2 dargestellte einstückige Gewindeplatte 22 ist in den 4 - 7 genauer dargestellt. Eine etwas andere Gewindeplatte 39 ist in 8 dargestellt. Die Darstellung der 8 ist als Teil dieser Offenbarung enthalten, um zu zeigen, dass eines der Verbesserungsmerkmale der vorliegenden Erfindung als Teil einer unterschiedlichen Gewindeplatteausgestaltung aufgenommen werden kann, so dass den offenbarten erfindungsgemäßen Merkmalen größere Breite und Anwendungsmöglichkeit verliehen wird.
Bezugnehmend auf 4 weist die Gewindeplatte 22 einen Befestigungsabschnitt 40, der eine Bohrung 41 mit Innengewinde definiert und eine ringförmige Seitenwand 42 auf. Die Seitenwand 42 endet in einem ringförmigen freien Ende 43, welches mit einem ringförmigen Kanal 44 versehen ist, der zwischen einer Innenwand 45 und einer Außenwand 46 liegt. Der Kanal 44 ist so konstruiert und angeordnet, dass er die Lippe 33 für eine sichere Zusammenfügung von Gehäuse 21 und Gewindeplatte 22 aufnimmt. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 21 und der Gewindeplatte 22, welche zu einer Aufnahme und einem dichten Einschluss des Filtermediums 23 führt, kann mittels einer Rotationsschweißung oder unter Verwendung eines geeigneten Klebers erfolgen. Andere Möglichkeiten für die Verbindung zwischen Gehäuse 21 und Gewindeplatte 22 schließen die Verwendung von “Emabond“⁽™⁾, Ultraschallschweißen oder die Verwendung einer Gewindeverbindung oder möglicherweise einer Bajonettverbindung ein, um das Zusammenbauen durch eine Viertelumdrehungs- oder Halbumdrehungszusammenbautechnik zu vereinfachen.
Die innere Oberfläche der Gewindeplatte 22, welche von dem Befestigungsabschnitt 40 und der Seitenwand 42 definiert ist, weist eine zylindrische Hülse 50 auf, welche konzentrisch zu der Gewindebohrung 41 liegt, sowie eine Reihe von voneinander beabstandeten Rippen 51. Diese Rippen 51 sind vorhanden, um der Gewindeplatte 22 zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen. Aufgrund der Tatsache, dass beabsichtigt ist, das Gehäuse 21 und die Gewindeplatte 22 vollständig aus Kunststoff aufzubauen und unter Berücksichtigung der unter Druck Setzung des Fluidfilters kann die Bereitstellung zusätzlicher Festigkeit und Steifigkeit für diese Plastikbauteile vorteilhaft sein. Da die Rippen 35 und 51 problemlos als Teil ihrer zugehörigen Bauteile aufgrund des Kunststoffgussaufbaus gegossen werden können, führt die Hinzufügung der Rippen 35 und 51 zu keinen wesentlichen Mehrkosten.
Um eine strukturelle Unterstützung zwischen dem Wandabschnitt, der die Gewindebohrung 41 umgibt, und der Außenwand des Befestigungsabschnittes 40 zu erreichen, ist eine radiale Anordnung von Verbindungsrippen 52 vorgesehen (siehe 5). Um einen eintretenden Fluidfluss durch die Gewindeplatte 22 zur Behandlung durch das Filtermedium 23 bereit zu stellen, ist durch den Befestigungsabschnitt 40 hindurch eine Reihe von Öffnungen 53 definiert. Jeweils eine Öffnung 53 liegt zwischen abwechselnden Paaren von benachbarten Verbindungsrippen 52. Basierend auf der Darstellung von 5 ist beabsichtigt, dass die insgesamt sechzehn Verbindungsrippen 52 gleichmäßig voneinander beabstandet in einer speichenartigen Anordnung zentriert auf die Gewindebohrung 41 sind und von der axialen Mittellinie der Bohrung 41 nach außen radial weg streben. Die sechzehn dreieckförmigen Taschen 54, welche so von den sechzehn Verbindungsrippen 52 definiert werden, schaffen die Anordnungsstellen für die acht tropfenförmigen Strömungsöffnungen 53. Der Abstand zwischen benachbarten Strömungsöffnungen 53 ist gleichförmig derart, dass es eine umfangsseitige Symmetrie im Aufbau der Gewindeplatte gibt, wie in 5 gezeigt.
Wenn in einem Schraubfilter eine metallische Gewindeplatte verwendet wird, schließt die Materialfestigkeit für gewöhnlich sämtliche Sorgen hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit unter der Annahme geeigneter Materialwahl und -dicke aus. Bei einer metallischen Gewindeplatte sind die Strömungsöffnungen normalerweise kreisförmig (d. h. zylindrische Bohrungen), da dies die vorteilhafteste Form ist, um in die Gewindeplatte gestanzt zu werden. Wenn jedoch der Wunsch nach einer Fluidfilterkonstruktion vollständig aus Kunststoff geht, wie es für den Fluidfilter 20 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, wird jede Metallgewindeplatte durch eine gegossene Kunststoffgewindeplatte ersetzt. Dies macht wiederum Ausgestaltungsänderungen an der Struktur notwendig, um die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit aufgrund der Materialänderung bereit zu stellen. Dies ist teilweise ein Grund dafür, dass die Gewindeplatte 22 Verstärkungsteile beinhaltet, beispielsweise die Reihe von Rippen 51 und Verbindungsrippen 52. Das Vorhandensein der Verbindungsrippen 52 erzeugt eine gewisse Beabstandung und Trennung für die Strömungsöffnungen 52. Da die Kunststoffgewindeplatte 22 ein einstückiges gegossenes Bauteil ist, ist keine Endbearbeitung notwendig, um die Strömungsöffnungen 52 zu erzeugen. Diese Öffnungen 53 werden in die Gewindeplatte 22 gegossen. Während diese Öffnungen zwischen jedes Paar von benachbarten Rippen 52 gegossen werden könnten, könnte dies die Gewindeplatte 22 schwächen. Wenn nur acht Öffnungen 53 vorgesehen sind, wie im Falle der vorliegenden Erfindung, muss jede Öffnung 53 einen genügend ausgelegten Strömungsbereich liefern, um einen adäquaten Fluss zu dem Filtermedium zu ermöglichen. Das gleichförmig voneinander beabstandete Muster stellt eine gute Fluidverteilung um das Äußere des Filtermediums 22 herum sicher. Um den notwendigen Strömungsbereich pro Öffnung 53 zu erhalten, hat jede Öffnung 53 eine sich verjüngende Tropfenform, wie in 5 und genauer in in 6 gezeigt.
Zusätzlich zu den Vorteilen einer Fluidfilterkonstruktion vollständig aus Kunststoff dahingehend, dass der Fluidfilter „entsorgbar“ wird, ermöglicht der Wechsel von Metall zu Kunststoff für bestimmte Einzelteile des Fluidfilters 20 die Durchführung anderer Gestaltungsänderungen. Diese Gestaltungsänderungen können zu der Beseitigung von einem oder mehreren Bauteilen führen, welche bei Fluidfiltern nach dem Stand der Technik notwendig waren. Als ein Beispiel hierfür sei betrachtet, dass bei einer metallischen Gewindeplatte als Teil eines Fluidfilters nach dem Stand der Technik eine Dichtung um die Gewindebohrung der Gewindeplatte angeordnet ist, um eine Abdichtung gegen den Befestigungskopf zu haben, der den Gewindezapfen umgibt, der von der Gewindeplatte aufgenommen wird. Obgleich der Gewindeeingriff Fluidaustritt verhindern kann, ist dies nicht garantiert und die Verwendung einer Ringdichtung um den Gewindesitz liefert zusätzliche Sicherheit gegenüber Fluidaustritt.
Eine der von der vorliegenden Erfindung geschaffene Verbesserung, ermöglicht durch den Wechsel zu einer Kunststoffgewindeplatte, ist in 7 dargestellt. Eine ringförmige obere Oberfläche 57, welche die Gewindebohrung 41 umgibt, weist einen erhöhten ringförmigen Finger oder eine Quetschrippe 58 auf. Lässt man die Abschrägung der Quetschrippe 58 zunächst außer Acht, so ist sie im Wesentlichen zylindrisch und erstreckt sich ohne Unterbrechung vollständig um die Bohrung 41 herum. Ringförmige Abstandskanäle 59 und 60 liegen an entgegengesetzten Seiten der Quetschrippe 58, wie im Detail in 7 dargestellt. Die Abstandskanäle 59 und 60 liefern Raum für eine Ausdehnung der Quetschrippe 58, wenn diese axial zusammengedrückt wird. Die Quetschrippe 58 erstreckt sich axial über die Oberfläche 57 hinaus, so dass, wenn der Befestigungsabschnitt 40 der Gewindeplatte 22 nach oben gegen den Befestigungskopf gezogen wird, der den Fluidfilter 20 aufnimmt, die Quetschrippe 58 aufgrund der Anlagekraft zusammengedrückt wird und in der Lage ist, sich zu komprimieren oder abzuflachen, wodurch die vorstehende Quetschrippe 58 verformt oder zusammengequetscht wird, was teilweise aufgrund ihrer Materialeigenschaft und teilweise aufgrund ihrer Größe, Form und Lage erfolgt. Das Zusammenquetschen oder Zusammendrücken der Quetschrippe 58 bewirkt, dass sie sich ausdehnt und die Abstandskanäle 59 und 60 liefern den Raum für diese Ausdehnung. Die Verwendung der Quetschrippe 58 ermöglicht, dass die kleinere innere Dichtung, welche normalerweise einem Aufschraubfluidfilter zugeordnet ist, weggelassen werden kann.
In 8 ist eine andere gegossene Gewindeplatte 39 aus Kunststoff dargestellt und es sind drei Kunststofffinger oder Quetschrippen 62a, 62b und 62c vorhanden, von denen jede eine etwas andere axiale Höhe hat. Diese Darstellung beabsichtigt, besser zu vermitteln, dass die Anzahl von Quetschrippen oder Fingern eins, zwei oder drei oder möglicherweise sogar mehr als drei betragen kann. Diese Darstellung beabsichtigt auch, besser zu vermitteln, dass die gegossene Kunststoffquetschrippe in anderen Gewindeplattengestaltungen eingesetzt werden kann und nicht auf die Gestaltung der Gewindeplatte 22 beschränkt ist. Ein deutlicher Vorteil der Bereitstellung mehrerer Kunststoffquetschrippen für die Abdichtung ist, dass, wenn der Filter an dem Kopf angebracht oder montiert wird, zusätzliches Drehmoment notwendig ist, die zweite oder dritte Quetschrippe zu quetschen. Es besteht somit eine Rückkopplung betreffend das Drehmoment, welches gefühlt wird, wenn der Fluidfilter montiert wird und aufeinander folgende Quetschrippen zusammengequetscht werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass eine Mehrzahl von Quetschrippen eine zusätzliche Dichtungsintegrität schafft, insbesondere dann, wenn eine einzelne Quetschrippe möglicherweise nicht mit der gesamten Oberfläche mit dem gewünschten Dichtkontakt in Anlage gerät.
Ein Vorteil, in der Lage zu sein, die Innendichtung oder Abdichtung wegzulassen, welche die Gewindeverbindung zwischen Gewindeplatte und Kopf umgibt, ist, dass die Kosten für ein Bauteil beseitigt werden. Ein zugehöriger Vorteil umfasst die Verringerung von Herstellungskosten zum Einbau oder Einsetzen der Dichtung und die Beseitigung jeglichen Risikos, dass ein notwendiges Einzelteil nicht vorhanden ist oder vor dem Einbau verloren geht.
Bezugnehmend auf die 9 und 10 ist dort eine andere Verbesserung für einen entsorgbaren Schraub-Fluidfilter gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. 9 zeigt eine obere Endplatte 70, welche Rippen 71 und Abstandshalter 72 aufweist, die in die obere Oberfläche 73 gegossen sind. Es ist beabsichtigt, dass die Endplatte 70 sowohl die Rippen 71 als auch die Abstandshalter 72 aufweist, obgleich ihre speziellen Funktionen unterschiedlich sind und technisch unabhängig voneinander vorgesehen werden könnten. Beispielsweise liefern die Rippen 71 eine Funktion, welche unabhängig von der Funktion ist, die durch die Abstandshalter 72 geliefert wird. Da diese beiden unabhängig voneinander sind, kann eine geeignete Endplatte, beispielsweise die Endplatte 70, entweder die Rippen 71 oder die Abstandshalter 72 oder beides aufweisen.
Weiterhin ist im Zusammenhang mit der verbesserten oberen Endplatte 70 festzuhalten, dass in dieser bestimmten Ausführungsform entweder die Rippen 71 oder die Abstandshalter 72 oder beide wahlweise als die einzige Verbesserung als Teil des Fluidfilters 20 verwendet werden können oder sie können zusammen mit anderen Verbesserungen verwendet werden. Insofern, als der Fluidfilter 20 die Gewindeplatte 22 aufweist und da die Gewindeplatte 22 als ein notwendiges Teil des Fluidfilters 20 betrachtet werden kann, lässt sich ein neuer Fluidfilter 74 (siehe 10) im Zusammenhang mit der Verbesserung gemäß 9 angegeben. Jedoch sind der Fluidfilter 20 und der Fluidfilter 72 im Wesentlichen gleich und tatsächlich sind einige der im Fluidfilter 74 ausgeführten Merkmale in Übereinstimmung mit dem Fluidfilter 20. Es soll somit nicht herausgehoben werden, dass diese beiden Fluidfilter unterschiedlich sind. Im Gegenteil soll herausgestellt werden, dass abhängig von den in einem bestimmten Fluidfilter enthaltenen oder nicht enthaltenen Verbesserungen die tatsächliche Ausgestaltung des Fluidfilters sich leicht ändern kann und auf dieser Basis ein unterschiedliches Bezugszeichen benötigen würde. In Übereinstimmung mit dieser Erläuterung entspricht der Fluidfilter 74 von 10 im Wesentlichen der Ausgestaltung des Fluidfilters 20 mit Ausnahme der Gewindeplatte. Die Gewindeplatte 22 (siehe 4) weist die zylindrische Hülse 50 auf und, obgleich diese Gewindeplattenausgestaltung für den Fluidfilter 74 akzeptabel ist, wird eine neue Gewindeplattenausgestaltung verwendet (siehe 13). Der Hauptunterschied zwischen der Gewindeplatte 72 und der Gewindeplatte 75 ist, dass die Hülse 50 zylindrisch ist und eine Hülse 76 eine geschwungene Gestaltung mit insgesamt vier Keulen aufweist.
Die obere Endplatte 70 ist ein einstückiges gegossenes Kunststoffbauteil mit einer inneren hohlen Hülse 77 und einem konzentrischen radialen Flansch 78, dessen obere Oberfläche 73 die Rippen 71 und Abstandshalter 72 aufweist. Vorzugsweise hat, welches Merkmal oder welche Merkmale auch immer ausgewählt werden, ihre Anordnung in Umfangsrichtung Gleichförmigkeit und Symmetrie. In der Darstellung gemäß 9 gibt es 16 Rippen und 8 Abstandshalter. Die Rippen sind gleichmäßig voneinander beabstandet und sind in einem radial verlaufenden speichenartigen Feld angeordnet, welches sich von einer Stelle im Wesentlichen benachbart einer Innenkante 79 zu einem Ort erstreckt, der im Wesentlichen benachbart einer Außenkante 80 ist. Die Abstandshalter 72 sind gleichmäßig voneinander beabstandet und liegen etwas innerhalb der Außenkante 80.
Es ist möglich, das Filtermedium 23 oder das, was als „Filterpackung“ bezeichenbar ist, in die Stirnplatte 81 der Endplatte 70 einzubetten oder hieran anzuheften. Endplatten mit Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik werden für gewöhnlich verwendet, eine oder mehrere der folgenden Funktionen durchzuführen. Diese Funktionen umfassen das Verschließen der Enden des Filtermediums, das Halten der Filtermediumfalten in geeignetem Abstand und das Lagern der Feder zum Halten des Filtermediums gegen die Gewindeplatte, das Erzeugen einer Abdichtung an der Gewindeplatte und die Aufnahme eines Bypass-Ventils.
Einer der Betrachtungspunkte bei einem Fluidfilter, ob nun für Schmiermittel oder Kraftstoff, ist die Notwendigkeit, die obere Endplatte im Abstand von der Gewindeplatte derart zu halten, dass die Fluideinlassströmungsöffnungen in der Gewindeplatte nicht durch einen Kontakt mit der Oberfläche der Endplatte verschlossen werden. Die konstruktiv vorgesehenen Abstandshalter 72 werden verwendet, einen angemessenen Abstand zwischen der oberen Oberfläche 73 und der Gewindeplatte 75 beizubehalten. Es sei angemerkt, dass die axiale Höhe der Abstandshalter 72 so gewählt werden kann, dass ein Kontakt erfolgt und der gewünschte Abstand erzeugt wird.
Wenn die Fluidfilterausgestaltung 20 oder 74 auf eine Schmiermittelanwendung gerichtet ist, werden die Strömungsrippen 71 dazu verwendet, ein Rücklaufverhinderungsventil am Schließen des Strömungskreises durch das Bypass-Ventil abzuhalten.
Diese Einzelheiten und Eigenschaften werden später im Zusammenhang mit anderen Einzel-Neugestaltungen und Fluidfilterverbesserungen näher erläutert.
Bezugnehmend auf die 10 - 13 ist dort eine andere Verbesserung für einen Fluidfilter gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die 11 und 12 zeigen den Aufbau eines einstückigen elastomeren Ventils 85, welches so aufgebaut und angeordnet ist, dass es die Eigenschaften sowohl eines Rücklaufverhinderungsventils als auch eines Bypass-Ventils kombiniert. Obgleich diese Funktionen im Zusammenwirken mit anderen baulichen Merkmalen des Fluidfilters durchgeführt werden können, stellt das Ventil 85 nach wie vor eine Verbesserung für die Fluidfilterkonstruktion dar.
Das Ventil 85 weist eine allgemein zylindrische Hülse 86 und einen radialen Flansch 87 in einstückiger Verbindung mit der Hülse 86 benachbart deren Ende 88 auf. Der Flansch 87 weist ein Paar von ringförmigen Abschnitten 89 und 90 auf, welche geneigt und aufeinander zu verlaufend sind und benachbart einem Zwischenabschnitt 91 sind, der eine ringförmige Rippe 92 aufweist. Die Flexibilität des für das Ventil 85 verwendeten elastomeren Materials ermöglicht es ihm, wie beabsichtigt als Teil eines Fluidfilters zu arbeiten.
Bezugnehmend auf 10 ist das Ventil 85 in einen Fluidfilter eingebaut und ein Fluidfilter, der zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ventils 85 geeignet ist, ist der Fluidfilter 74. Obgleich der Fluidfilter 20 in vielerlei Hinsicht ähnlich ist, ist die Verwendung der Gewindeplatte 75 wichtig zur Erläuterung des Gebrauchs des Ventils 85. Angesichts des konstruktiven Zusammenwirkens zwischen der Hülse 86 und der mit Keulen versehenen Hülse 76 der Gewindeplatte 75 muss der Fluidfilter 74 aus 10 als Einbaubasis für das Ventil 85 verwendet werden. Wie in 10 gezeigt, weist der Fluidfilter 74 das Gehäuse 71, die Gewindeplatte 75 (siehe 13) und das Filtermedium 23 auf. Weiterhin enthalten ist die obere Endplatte 70 mit den dargestellten Rippen 71 und Abstandshaltern 72. Andere Ausgestaltungen für die Hülse 76 der Gewindeplatte sind in den 13A bis 13D dargestellt. Obgleich die Gewindeplattenhülsen 76a bis 76d jeweils unterschiedlich ausgestaltet sind, arbeiten sie jeweils mit der Ventilhülse 86 zusammen, um die beschriebene Bypass-Eigenschaft zu ermöglichen.
Wie in 10 gezeigt, ist die Endplatte 70 am oberen Ende des Filtermediums 23 angesetzt und die Hülse 77 erstreckt sich axial nach unten in das hohle Innere des Filtermediums. In dieser Ausgestaltung kontaktieren die Abstandshalter 72 die Stirnfläche der Gewindeplatte 75. Dies bildet und hält einen ausreichenden Abstand zwischen dem Filtermedium 23 und der Gewindeplatte 75, so dass die Einlassströmungsöffnung 53 in der Gewindeplatte nicht durch eine Anlage des Filtermediums geschlossen werden.
Das Rücklaufverhinderungsmerkmal des Ventils 85 wird durch den geneigten Abschnitt 90 und seiner Lage über den Strömungsöffnungen 53 geschaffen. Wenn es ausreichend Fluidkraft oder eine Druckdifferenz aufgrund des eingehendes Fluidflusses gibt, wird der Flanschabschnitt 90, der als Verschlussklappe dient, ausgelenkt, was einen Fluidfluss zwischen der Gewindeplatte 75 und dem Ventil 85 ermöglicht. Wenn die Fluidkraft oder der Druck weggenommen wird oder umgekehrt wird, kehrt der Flanschabschnitt 90 elastisch in den geschlossen Zustand von 10 zurück.
Was das Merkmal oder die Fähigkeit des vom Ventil 85 geschaffenen Bypasses betrifft, sei zunächst festzuhalten, dass die Hülse 86 um die Hülse 76 mit den Keulen angeordnet ist und zwischen der hohlen Hülse 77 der Endplatte 70 und der Hülse 76 liegt. Die gleiche strukturelle Ausgestaltung ist vorhanden, wenn eine der anderen Gewindeplattenhülsenausgestaltungen 76a bis 76d verwendet wird (siehe auch 13A - 13D). Unter normalen Betriebsbedingungen mit korrekt arbeitendem Filtermedium gibt es eine Druckbalance zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Filtermediums. In diesem Zustand halten die Keulen 95 der Hülse 76 die Hülse 86 gegen die Hülse 87, um jeglichen Strömungspfad zwischen der Hülse 77 und der Hülse 86 abzuschließen, der es einem eintretenden Fluss ermöglichen würde, das Filtermedium kurz zu schließen oder es zu umgehen. Wenn sich jedoch eine Strömungsbegrenzung aufbaut und es eine Notwendigkeit oder den Wunsch gibt, das Filtermedium zu umgehen, muss sich das Ventil 86 für diese gewünschte Bypass-Fähigkeit „öffnen“. Da es nun eine Druckdifferenz aufgrund der Beschränkung gibt, wird die Hülse 86 gegen die Hülse 76 mit den Keulen gezogen. Dies wiederum erzeugt Strömungsöffnungen oder -pfade, vier an der Zahl, zwischen der Hülse 77 und der Hülse 86 und die Bypass-Funktion ist vollständig. Was heutige oder frühere Ausgestaltungen betrifft, so sind typische heutige Fluidfilter mit einem Rücklaufverhinderungsventil aus Gummi und einem Bypassventil aus Metall ausgestattet. Das Rücklaufverhinderungsventil kann in einem Beispiel für Schmiermittelanwendungen verwendet werden, wo die Filterausrichtung horizontal oder mit dem offenen Ende nach unten ist, was es erlaubt, dass das Öl aus dem Filter abläuft, wenn der Motor abgeschaltet ist. Wenn der Motor abgeschaltet ist, verschließt das Ventil die Strömungsöffnungen in der Gewindeplatte, um einen Ölrückfluss aus dem Filter zu verhindern. Das Bypass-Ventil wird benötigt, um den Differenzdruck (der bei Kaltstart, einer Druckspitze während des Betriebs oder einem verstopften Filter auftritt) rechzeitig vor einer Zerstörung des Filtermediums oder des Zentralrohrs abzubauen. Der Aufbau von Bypass-Ventilen ist ähnlich in der Ausgestaltung, bestehend aus einer Metallfeder (schraubenförmig oder gestanzt), einem Kolben und einem Halter.
Was die Alternativen der Gewindeplattenhülse der 13A - 13D betrifft, so ist die Hülse 76a von polygoner Ausgestaltung derart, dass der Querschnitt „Ecken“ 93a zeigt, welche in Kontakt mit der inneren Oberfläche der Ventilhülse 86 sind. Wie sich aus der Darstellung von 13A ergibt, führen die geraden Seiten der Hülse 76a, welche sich zwischen benachbarten Ecken 93a erstrecken, zu einem Leerraum 93b, der zwischen der Hülse 76a und der Ventilhülse 86 erzeugt wird. Diese Leerräume 93b schaffen einen Freiraum für die Bewegung der Hülse 86, um die Bypass-Strömungspfade zu erzeugen, wie voranstehend unter Bezug auf die Hülse 76 mit den Keulen beschrieben. In 13B weist die Hülse 76b Rippen 94a auf, die in Kontakt mit der inneren Oberfläche der Ventilhülse 86 sind. In abwechselnder Folge mit den Rippen 94a sind Kanäle 94b vorhanden. Die Kanäle 94b schaffen Freiräume für die Bewegung der Hülse 86, um die Bypass-Strömungspfade zu bilden.
Bezugnehmend auf 13C erkennt man, dass die Gewindeplattenhülse 76c Pfosten 96a aufweist, welche so aufgebaut und angeordnet sind, dass sie relativ zur axialen Länge der Hülse 76c unterbrochen sind. Leerräume 76b werden durch den Körper der Hülse 76c definiert und liegen in Umfangsrichtung zwischen den Pfosten 96a. Die Leerräume 96b schaffen die Abstände für die Bewegung der Hülse 86, um die Bypass-Strömungspfade zu erzeugen.
Bezugnehmend auf 13D ist die Gewindeplattenhülse 76d mit einem Feld aus vertikalen Rippen 97a ausgestaltet, welche an der Hülsenachse zusammen laufen, um ein speichenartiges Muster zu erzeugen. Die Freiräume oder Leerräume 97b, welche zwischen benachbarten Rippen 97a liegen, schaffen Abstände für die Bewegung der Hülse 86, um die Bypass-Strömungspfade zu erzeugen.
Die in den 10 - 13 dargestellte Gestaltungsverbesserung verwendet Kunststoff und dies erlaubt bei der Gestaltung, dass die Anzahl von Teilen verringert wird, indem angepasste Formen für die jeweiligen Bauteile erzeugt werden. Ein wichtiger festzuhaltender Punkt im Rahmen der vorliegenden Erfindung und dieser besonderen Ausführungsform ist, dass das Rücklaufverhinderungsventil und das Bypass-Ventil nun als einzelnes einstückiges Teil gegossen sind und das Bypass-Ventil korrekt arbeitet, wenn es mit der Hülse 76 mit den Keulen eingesetzt wird, welche in der bevorzugten Ausführungsform und wie in 13 dargestellt, vier Keulen aufweist. Der Bypass-Ventilabschnitt des Ventils 85 arbeitet auf zwei Arten. Zunächst wirkt er im normalen Betrieb als eine Dichtung, welche verhindert, dass ungefilterte Partikel in das gefilterte Öl mitgerissen werden. Zweitens öffnet sich dieses Ventil, um den Differenzialdruck vor der Zerstörung des Filtermediums oder irgendeines Zentralrohrs abzubauen. Die Herstellung des Ventils 85 aus Gummi hat den weiteren Vorteil, dass dies dem Ventil ermöglicht, über einen weiten Bereich von Drücken und Temperaturen hinweg richtig zu arbeiten.
Bezugnehmend auf 14 ist dort eine andere Verbesserung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wenn die Gewindeplatte 22 in einem Fluidfilter verwendet wird, schafft die Hülse 50 eine glatte, im Wesentlichen zylindrische Oberfläche, welche zum Abdichten verwendet werden kann, um zu verhindern, dass ungefilterte Partikel am Filtermedium vorbei gelangen. Um dies zu bewerkstelligen, schafft die vorliegende Erfindung eine ringförmige Endplatte 98, welche gegen die Hülse 50 eine Innenabdichtung erzeugt. Die Endplatte 98 weist eine im Wesentlichen zylindrische Hülse 99 und einen radialen Flansch 100 auf, der mit dem oberen Ende 101 des Filtermediums 23 verbunden ist. Das Filtermedium 23 kann an der Endplatte 98 durch verschiedene Techniken angeheftet werden, einschließlich durch „Einbetten“ des Filtermediums 23 in den Flansch 100. Dieser Schritt des Einbettens wird erreicht, indem zuerst der Flansch 100 erwärmt wird, um den Kunststoff zu erweichen und dann wird das Ende des Filtermediums in den erweichten Kunststoff eingedrückt, wonach dieser mit dem Filtermedium aushärten kann. Durch die korrekte Dimensionierung und Formgebung der Hülse 99 relativ zur Hülse 50 wird entlang deren zylindrischem Kontakt ein wechselseitiger Presssitz erhalten. Obgleich als zylindrisch bezeichnet, kann eine leichte Abschrägung an einer oder beiden Hülsen den Presssitzzusammenbau erleichtern, ohne dass Abstriche an der Fähigkeit gemacht werden müssen, über eine im Wesentlichen zylindrische Oberfläche einen geeigneten Presssitz für eine ausreichende Dichtung zu erzielen.
Im Zusammenhang mit dieser Verbesserung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt ein Kunststoff für die entsprechende Fluidfilterausgestaltung die Verringerung der Anzahl von Einzelteilen durch Beseitigung des Erfordernisses einer Dichtung. Obgleich eine Dichtung normalerweise an dieser bestimmten Dichtgrenzfläche notwendig wäre, erzeugt die beschriebene Verbesserung einen Kontakt zwischen im Wesentlichen zylindrischer Oberfläche zu zylindrischer Oberfläche zwischen der Gewindeplattenhülse und der Endplattenhülse und durch Unterstützung mit einem Presssitz wird eine fluiddichte Abdichtung erhalten. Diese im Wesentlichen zylindrisehe abgedichtete Grenzfläche könnte auch durch die Verwendung einer Rotationsschweißung erzeugt werden, um sicher zu stellen, dass eine bleibende mechanische Dichtung zwischen den beiden Teilen erzeugt wird. Weitere Zusammenbauverfahren, welche verwendet werden könnten, wobei die Notwendigkeit nach einer Dichtung nach wie vor nicht gegeben ist, ist die Anordnung eines Klebers zwischen den Oberflächen oder die Verwendung eines Gewindeeingriffs zwischen der Endplatte und der Gewindeplatte, wie in 15 genauer dargestellt.
Bezugnehmend auf 15 ist dort die genannte Fluidfilterverbesserung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der dargestellte Fluidfilter 104 (auseinandergezogene Darstellung) weist einen Topf 105, ein Filtermedium 106, eine Endplatte 107, ein Zentralrohr 108 und eine Gewindeplatte 109 auf. Während die Ausgestaltung des Zentralrohrs 108 relativ zur Endplatte 107 und zum Filtermedium 106 sich ändern kann und während sich Einzelheiten der Konstruktion und des Zusammenbaus dieser Teile ändern können, liegt der Schwerpunkt dieser Verbesserung in der Form eines Endes 110 des Zentralrohrs 108.
Das Ende 110 erstreckt sich über die äußere Oberfläche der Gewindeplatte 109 und weist ein Außengewinde für einen Gewindeeingriff mit einer Gewindebohrung 111 der Gewindeplatte 109 auf. Dies legt das Filtermedium an der Gewindeplatte fest. Zusätzlich weist das Ende 110 des Zentralrohrs ein Innengewinde für einen Gewindeeingriff mit einem Befestigungskopf (nicht dargestellt) auf. Obgleich verschiedene Kopfausgestaltungen möglich sind, ist es wichtig, dass die axiale Höhe der zusammenwirkenden Abschnitte des Fluidfilters 104 mit der Ausgestaltung des Kopfes kompatibel sind, um einen sicheren und dichten Gewindeeingriff zu erreichen, wobei gleichzeitig die Grenzfläche zwischen dem Topf 105 und dem Befestigungskopf abgedichtet wird.
Bezugnehmend auf die 16 - 19 sind dort zusätzliche Fluidfilterverbesserungen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In den 16 und 17 ist ein Fluidfilter 114 dargestellt, der einen Topf 115, ein Filtermedium 116, eine Kunststoffgewindeplatte 117 verlängerter Höhe und eine Kunststoffendplatte 118 aufweist. Ein geschlossener Boden 119 des Topfes 115 weist eine verkürzte Standröhre 120 zur Anordnung der Endplatte 118 auf. Der Schwerpunkt dieser Ausführungsform ist auf das Konzept der „Einbettung“ der Enden des Filtermediums gerichtet, welches als ein gefaltetes, im Wesentlichen zylindrisches Element dargestellt ist. Durch Erwärmen der nach innen gerichteten Fläche der Gewindeplatte beginnt die freiliegende Oberfläche des Kunststoffes, sich zu erweichen. Sobald der Kunststoff ausreichend weich ist, um ein oberes Ende 121 des Filtermediums 116 aufzunehmen, wird dieses obere Ende 121 in den erweichten Kunststoff der Gewindeplatte gedrückt. Unter Beibehaltung dieser Anordnung, während der Kunststoff abkühlt, härtet der Kunststoff aus und durch diesen Vorgang wird das Filtermedium sicher an der Gewindeplatte als einstückige Kombination festgelegt. Zusätzlich wird das offene Ende des Filtermediums durch den Kunststoff der Gewindeplatte abdichtend verschlossen. Dieses Herstellungsverfahren schließt die Notwendigkeit nach einer separaten oberen Endplatte aus und es schließt die Notwendigkeit für irgendwelche Vergussbestandteile oder einen Klebstoff aus.
Das gleiche „Einbetten“ wird für ein gegenüber liegendes Ende 122 des Filtermediums 116 verwendet. Das Ende 122 wird in die Kunststoffendplatte 118 eingebettet.
Zusätzliche Ausgestaltungsmerkmale im Zusammenhang mit dem Fluidfilter 114 umfassen das gemeinschaftliche Gießen einer inneren Dichtung 126 und das gemeinschaftliche Gießen einer äußeren Dichtung 127. Weiterhin sind Einlassströmungsöffnungen 128 in Richtung der Außenkante der Gewindeplatte 117 neu angeordnet, so dass es einen ausreichend großen flachen Bereich für das einzubettende Filtermedium gibt, wie beschrieben. Was 17 betrifft, sei festzuhalten, dass der Topf voneinander beabstandete Reihen gegossener Fingervertiefungen 129 zur leichteren Montage und leichteren Entfernung aufweist.
Bezugnehmend auf die 18 und 19 ist dort ein etwas unterschiedlicher Fluidfilter 132 dargestellt. Der Schwerpunkt dieser Verbesserung liegt nach wie vor auf dem Herstellungskonzept und dem Verfahren der Einbettung des Filtermediums 133 in ein Kunststoffbauteil. Bei der Ausgestaltung des Fluidfilters 132 ist die Gewindeplatte weggelassen und eine obere Kunststoffendplatte 134 wird verwendet. Ein Gewinde 135 für eine Anbringung an dem Befestigungskopf ist Teil eines Zentralrohrs 136. Bei dieser Ausgestaltung wird unter Verwendung eines Kunststofftopfes 137 ein unteres Ende 138 des Filtermediums 133 in eine untere Oberfläche 139 des Topfes 137 eingebettet. Ein gegenüber liegendes Ende 140 des Filtermediums wird in eine Endplatte 134 eingebettet. Der Topf 137 weist axiale Greifrippen 141 zur Unterstützung bei der Montage und der Entfernung des Fluidfilters 132 auf.
Bezugnehmend auf 20 ist dort eine weitere Verbesserung eines Fluidfilters gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Fluidfilter 145 weist eine Gewindeplatte 146 auf, welche ähnlich zur Gewindeplatte 22 aufgebaut und angeordnet werden kann und für die Beschreibung dieses Verbesserungsmerkmals wurde die Gewindeplatte 22 als Basis für die Gewindeplatte 146 verwendet. Es sei festzuhalten, dass das anhand von 20 zu beschreibende Verbesserungsmerkmal als Teil der Gewindeplatte 22 enthalten ist, wie in 4 gezeigt.
Weiterhin bezugnehmend auf 20 ist die ringförmige Gewindeplatte 146 ein einstückiges gegossenes Kunststoffbauteil, welches eine ringförmige obere Umfangskante 147 aufweist, welche zur Aufnahme einer ringförmigen Dichtung 148 ausgelegt und angeordnet ist. Die Kante 147 weist eine äußere erhobene ringförmige Leiste 149 auf und radial innerhalb beabstandet zu der äußeren Leiste 149 liegt eine innere erhobene ringförmige Leiste 150. Die Dichtung 148 liegt zwischen der Leiste 149 und der Leiste 150 und kann als Teil der Gewindeplatte 146 gemeinschaftlich gegossen sein. Wenn der Fluidfilter 145 an einem Befestigungskopf (nicht dargestellt) angebracht wird, wird die Dichtung 148 gegen die Kopffläche gedrückt, um über die Dichtung 148 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Fluidfilter 145 und dem Befestigungskopf zu erzeugen.
Um einen mechanischen Anschlag zu schaffen, bevor die Dichtung 148 zu stark zusammengedrückt wird, erstreckt sich die Leiste 149 von dem Fluidfilter 145 weg nach oben, um in Kontakt mit dem Befestigungskopf zu gelangen, bevor die Leiste 150 und die Dichtung 148 zu stark zusammengedrückt werden, so dass sie zu steif wird, um die notwendige Nachgiebigkeit für eine effektive Abdichtung aufrecht zu erhalten. Die Verwendung der Leiste 149 als Anschlag oder mechanischer Stop begrenzt den Bewegungsweg des Fluidfilters 145 und schafft gleichzeitig eine sichtbare Anzeige dahingehend, wann der Fluidfilter 145 am Befestigungskopf richtig angesetzt und angezogen ist.
Bezugnehmend auf 21 ist dort eine weitere Verbesserung für einen Fluidfilter gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Verbesserung von 21 weist für einen Fluidfilter 154 die Verwendung einer Kunststofflippe 155 (oder eine Hülse oder einen Kragen) auf, welche mit einem offenen Ende 156 eines Topfes 157 (oder Gewindeplatte) oder um es herum verbunden ist, abhängig von den Spezifikationen der Ausgestaltung des Fluidfilters 154. Das Innere des Fluidfilters 154 weist eine bestimmte Befestigungsmöglichkeit zur Verbindung des Fluidfilters 154 mit einem Befestigungskopf (nicht gezeigt) auf. Der Befestigungskopf ist mit einer erhöhten Anschlagmarkierung ausgelegt und versehen, welche für einen Eingriff mit einem Verzahnungsvorsprung 158 vorgesehen ist, der als Teil der einstückigen Kunststofflippe 155 gegossen ist. Zwei Vorsprünge 158 sind in 21 dargestellt und sie können verwendet werden oder nur ein Vorsprung kann verwendet werden, wobei die Verbesserung weiterhin gegeben ist. Durch richtiges Positionieren und Gestalten des Verzahnungsvorsprungs 158 einschließlich seiner axialen Höhe und Lage relativ zu einer Außendichtung 159 und durch richtiges Festlegen von Lage und axialer Höhe der befestigungskopfeseitigen Markierung ergibt sich die nachfolgende Abfolge von Ereignissen.
Wenn der Fluidfilter 154 an den Gewindekopf angeschraubt wird, wird die Dichtung 159 allmählich in Dichtkontakt gegen den Befestigungskopf gezogen. Zwar ist es wichtig, den Fluidfilter sicher an dem Kopf anzuziehen, jedoch darf die Dichtung 159 nicht so stark zusammen gedrückt werden, dass sie ihre Nachgiebigkeit und damit Dichtleistung verliert. Genau dann, wenn der Fluidfilter 154 sich dem gewünschten Anziehmoment relativ zu dem Befestigungskopf annähert und dann, wenn die Dichtung 159 sich ihrem gewünschten Zusammendrückwert annähert, liegt der Verzahnungsvorsprung 158 benachbart der Anschlagmarkierung. Ein weiteres Vorwärtsbewegen beim Anziehen des Fluidfilters 154 auf den Kopf bewirkt, dass der Verzahnungsvorsprung 158 in Eingriff mit der Markierung gelangt und die Markierung bewirkt, dass der Verzahnungsvorsprung in Richtung des geschlossenen Endes des Topfes ausgelenkt wird. Im Ergebnis überläuft der Verzahnungsvorsprung die Markierung aufgrund der Auslenkung der Lippe 155 und sobald die Markierung wieder frei gegeben worden ist, ertönt ein hörbares „Klick“. Dieses „Klick“ bezeichnet den Punkt des richtigen Anbaus für den Fluidfilter 154 relativ zum Befestigungskopf. Wenn zwei Vorsprünge 158 verwendet werden, wird der erste Klick als erster Hinweis verwendet, um anzuzeigen, dass das gewünschte Anziehmoment annähernd erreicht worden ist. Der zweite Klick zeigt an, dass der Fluidfilter richtig angeordnet ist.
Bezugnehmend auf die 22 und 23 sind dort andere Verbesserungen für einen Fluidfilter gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bezugnehmend zunächst auf 22 ist dort ein Topf 162 für einen Fluidfilter dargestellt und dieser ist mit einem Paar von rampenartigen Vorsprüngen 163 und 164 aufgebaut und versehen, um eine Entfernung des Fluidfilters unter Verwendung eines Werkzeugs mit flacher Klinge, beispielsweise einem Schraubendreher, zu ermöglichen. Die Rampenrichtungen und die angehobenen Endflächen 163a und 164a, welche auf der Gewindeeingriffsrichtung des Fluidfilters am Befestigungskopf basieren, haben zur Folge, dass diese Vorsprünge 163 und 164 nur für die Entfernung des Fluidfilters vom Kopf verwendbar sind.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 22 erkennt man, dass eine äußere Oberfläche 165 des Topfes 162 voneinander beabstandete Reihen von Rippen 166 aufweist, welche vorgesehen sind, um einen besseren (manuellen) Griff des Topfes der Montage an und der Entfernung von dem Befestigungskopf zu ermöglichen. Zusätzlich weist jede Rippe 166 eine Ausrichtvertiefung 167 zur Aufnahme der Klemmfinger eines Filterschlüssels auf. Diese Vertiefungen 167 erlauben einfachere Einbau- und Entfernungsvorgänge unter Verwendung eines Filterschlüssels.
Bezugnehmend auf die auseinander gezogene Darstellung von 23 ist ein Topf 170 eines Fluidfilters mit einer geschlossenen Basis 171 dargestellt, welche mit einem verzahnten Zapfen 172 ausgelegt und ausgestattet ist. Jeder Zahn 175 hat eine leichte Krümmung, um in der Lage zu sein, als Ratsche zu wirken. Wann immer es gewünscht ist, die Entfernungsmöglichkeiten für den Fluidfilter nach Möglichkeit zu beschränken und eine leichte Fluidfilterentfernung durch unautorisierte Dritte auszuschließen, kann der gezahnte Zapfen 172 verwendet werden.
Um den Fluidfilter unter Verwendung des gezahnten Zapfens 172 zu entfernen, muss eine ganz bestimmte Einwegratschen-Sechseckmutter 171 verwendet werden. Diese Mutter 173 weist in ihrem Inneren ein Paar von gegenüber liegenden Zungen 174 auf (eine ist dargestellt und die andere ist annähernd 180 Grad hiervon entfernt). Jede Zunge 174 hat einen leichten Winkel oder eine Schräge (nicht rechtwinkelig zu) relativ zu der entsprechenden flachen Seite der Sechseckmutter. Auf diese Weise ist jede Mutter so ausgelegt und angeordnet, dass sie in einem Ratschenmodus (in einer Richtung) auf den Zapfen 172 wirkt. Die Geometrien der Zähne 175 am Zapfen 172 und die beiden Zungen 174 bedeuten, dass die Mutter 173 eine Einwegmutter ist und es einem Benutzer nur ermöglicht, den Filter zu entfernen, wenn er dieses Merkmal verwendet.
Bezugnehmend auf die 24 und 25 ist eine andere Endplatte 180 dargestellt. Die Endplatte 180 weist einen oberen radialen Flansch 181, eine koaxiale Hülse 182 und ein Zentralrohr 183 auf. Obgleich diese als drei Abschnitte an der Endplatte 180 bevorzugt als einstückiges Bauteil aus Kunststoff gegossen sind, kann die Endplatte 180 aus einer Mehrzahl von einzelnen Bauteilen hergestellt werden, welche dann zu einer Einheit zusammen geführt werden, um die Ausführungsform von 24 zu bilden.
Die verschiedenen Verbesserungen und Optimierungen des Fluidfilters, wie in den 1 - 23 offenbart und beschrieben, haben sich nicht konkret auf eine Ausgestaltung und einen Aufbau des Filtermediums gerichtet. Nichts desto weniger versteht sich, dass ein geeignetes Filtermedium für Zwecke der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Ausgestaltungen annehmen kann und unter Verwendung eines aus einer Anzahl von geeigneten Materialien hergestellt werden kann. Eine gestalterische Realität eines im Wesentlichen zylindrischen Filtermediums gemäß 25 kommt aus dem Wunsch, das Innere des Filtermediums zu unterstützen, um ein Zusammenfallen während einer hohen Druckdifferenz zu verhindern. Dieses Risiko wird umso größer, wenn das Filtermedium beginnt, sich zuzusetzen und die Druckdifferenz noch größer wird. Um diesem besonderen Fall zu begegnen, weisen Fluidfilterausgestaltungen des hier allgemein beschriebenen Typs ein Zentralrohr auf, welche sich zumindest über einen Teil in das hohle Innere des Filtermediums erstreckt. Das Zentralrohr ist dafür ausgelegt, die gewünschte Unterstützung zu liefern, wobei sie auch einen Austrittsströmungspfad für das Fluid bereitstellt, nachdem dieses das Filtermedium durchlaufen hat.
In der vorliegenden Erfindung und hier insbesondere bezugnehmend auf die 24 und 25 integriert die Ausgestaltung der Endplatte 180 ein Zentralrohr 183 in die einstückige Konstruktion, so dass sie koaxial zur Hülse 182 ist, wie in 25 dargestellt. Das Zentralrohr 183 weist zwei umlaufende Ringabschnitte 184 und eine Mehrzahl von Verbindungsgliedern 185 auf, welche eine spiralförmige oder schraubenförmige Geometrie haben. Das definierte Innere des Zentralrohrs 183 ist wie die Seiten offen, um eine freie Strömung von Fluid zum Auslass über die Gewindeplattenhülse 76 (oder 76a - 76d) und die Gewindebohrung zu ermöglichen. Andere strukturelle Ausgestaltungen für den Zentralrohrabschnitt der Endplatte 180 sind akzeptabel, solange sie eine im Wesentlichen zylindrische Form und ausreichend Strömungsfläche haben, um das Fluidvolumen handhaben zu können.
In der Darstellung von 24 weist der obere radiale Flansch 181 eine Reihe von nach außen wegstehenden Rippen 186 auf, welche in Anzahl, Größe und Abstand ähnlich den Rippen 71 der Endplatte 70 sind. Der einzige Unterschied in Form oder Funktion zwischen Endplatte 70 und Endplatte 180 ist, dass die Endplatte 180 keinerlei Abstandshalter aufweist, welche mit den Abstandshaltern 72 vergleichbar sind und dass die Endplatte 180 das Zentralrohr 183 aufweist. Was das Weglassen jeglicher Abstandshalter vom oberen radialen Flansch 181 betrifft, sei erwähnt, dass 25 eine modifizierte Gewindeplatte 187 umfasst (vergleiche 26) und dass diese Gewindeplatte 187 die Abstandshalter aufweist. Bezugnehmend auf die 25 und 26 erkennt man, dass die Fluidfilteranordnung 188 die Gestaltung der Gewindeplatte von 26 aufweist, wobei die Gewindeplatte 187 im Grunde genommen identisch zur Gewindeplatte 22 oder zur Gewindeplatte 75 oder zu einer Gewindeplatte mit irgendeiner der Hülsenausgestaltungen der 13A - 13D ist, mit Ausnahme der Abstandshalter 189. Bei einer nochmaligen Betrachtung von 25 kann festgehalten werden, dass die Abstandshalter, welche Teil der Endplatte waren, beispielsweise die Abstandshalter 72, nun ein einstückiges Teil der modifizierten Gewindeplatte 187 sind und als Abstandshalter 189 dargestellt sind. Die Beabstandungsfunktion der Abstandshalter 72 wird in der Fluidfilterkonstruktion von 25 durch die Abstandshalter 189 durchgeführt.
Obgleich die Erfindung in der Zeichnung und der voranstehenden Beschreibung im Detail dargestellt und beschrieben worden ist, ist dies als illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen; es versteht sich, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde und dass sämtliche Änderungen und Abwandlungen, welche unter den Rahmen der Erfindung fallen, ebenfalls geschützt werden sollen.

Claims

Fluidfilter (20; 74; 104; 114; 132; 145; 154) zur Anordnung an einem fluidführenden Kopf, wobei der Fluidfilter aufweist: ein Gehäuse (21; 105; 115; 137; 157; 162; 170) mit einem geschlossenen Boden (29) und einer Seitenwand (30), welche einen Hohlraum (34) definieren; ein Filtermedium (23; 106; 116), welches ein offenes Inneres definiert und welches in dem Hohlraum angeordnet ist; eine Gewindeplatte (22; 39; 75; 109; 117; 146), welche mit dem Gehäuse verbunden ist und zum Umschließen des Filtermediums gestaltet und ausgelegt ist, wobei die Gewindeplatte eine Mehrzahl von Einlassströmungsöffnungen (53; 128) definiert und eine Hülse (50; 76; 76a - 76d) aufweist, welche sich in das offene Innere erstreckt, wobei die Hülse eine Auslassströmungsleitung schafft; eine Endplatte (70; 98; 107; 118; 180), welche mit dem Filtermedium verbunden ist und einen Flanschabschnitt (78; 90; 181) und einen sich parallel zur Gewindeplattenhülse in das offene Innere erstreckenden Hülsenabschnitt (77; 182) aufweist; und ein elastomeres Strömungssteuerungsventil (85) mit einem ersten Abschnitt (87), der zwischen dem Flanschabschnitt der Endplatte und der Mehrzahl von Einlassströmungsöffnungen angeordnet ist und einem zweiten Abschnitt (86), der zwischen dem Hülsenabschnitt der Endplatte und der Gewindeplattenhülse angeordnet ist, wobei sich der zweite Abschnitt zwischen der Gewindeplattenhülse und dem Hülsenabschnitt der Endplatte in das offene Innere erstreckt, wobei der erste Abschnitt eine Rücklaufverhinderungseigenschaft schafft und der zweite Abschnitt im Zusammenwirken mit der Gewindeplattenhülse eine Bypass-Eigenschaft für das Filtermedium schafft.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei der geschlossene Boden des Gehäuses (162) mit einer Anlagerampe (163; 164) für ein Zusammenwirken mit einem Werkzeug mit einer Klinge gestaltet und ausgelegt ist, um das Entfernen des Fluidfilters von dem fluidführendem Kopf zu erleichtern.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse mit einer Mehrzahl von Greifrippen (35; 141; 166) gestaltet und ausgelegt ist, um das Entfernen des Fluidfilters von dem fluidführenden Kopf zu erleichtern.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse mit einem umlaufenden vertieften Abschnitt (167) gestaltet und ausgelegt ist für ein Zusammenwirken mit einem Filterentfernungsschlüssel zur Erleichterung des Entfernens des Fluidfilters von dem fluidführenden Kopf.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei der geschlossene Boden (171) des Gehäuses mit einem Ratschenzahnpfosten (172) gestaltet und ausgelegt ist zum Zusammenwirken mit einer Ratschenmutter zur Erleichterung des Entfernens des Fluidfilters von dem fluidführenden Kopf.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei jede Einlassströmungsöffnung (53) eine tropfenförmige Umfangskante hat.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei der Fluidfilter eine Stirndichtung (24; 148) aufweist und die Gewindeplatte eine obere Umfangskante (147) aufweist, welche mit einer inneren Umfangsleiste und einer äußeren Umfangsleiste gestaltet und ausgelegt ist, wobei die Stirndichtung zwischen den inneren und äußeren Umfangsleisten liegt und wobei die äußere Umfangsleiste axial höher als die innere Umfangsleiste ist, um als Anlageanschlag an dem fluidführenden Kopf zu wirken.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei der Flanschabschnitt der Endplatte eine Mehrzahl von Strömungsrippen (71) aufweist.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei der Flanschabschnitt der Endplatte eine Mehrzahl von Abstandshaltern (72) aufweist.
Fluidfilter nach Anspruch 1, wobei die Gewindeplattenhülse (76; 76a-76d) eine Hülse (76) mit Keulenvorsprüngen, eine Hülse (76a) polygonalen Querschnitts mit Ecken (93a), eine Hülse (76b) mit Rippen (94a), eine Hülse (76c) mit achsparallelen Pfosten (96a), die relativ zur axialen Länge der Hülse (76c) unterbrochen sind, oder eine Hülse (76d) mit einem Feld vertikaler, an der Hülsenachse zusammenlaufender Rippen (97a), die ein speichenartiges Muster erzeugen, ist.