JP2003505230A - 流体フィルタ、特に空気フィルタのフィルタ体 - Google Patents
流体フィルタ、特に空気フィルタのフィルタ体Info
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Abstract
Description
気フィルタのフィルタ体に関する。流体フィルタは例えば自動車に空気フィルタ
又は油フィルタ又は燃料フィルタとして用いられる。
ら成るフィルタエレメントを有している。前記襞付け又はプリーツに基づき、こ
のような円筒状のフィルタエレメントはスターフィルタとも呼ばれている。通常
はこのフィルタエレメントの両方の軸方向端部には半径方向に作用するシールを
有する端円板がそれぞれ1つ取付けられている。このシールはフィルタ体がフィ
ルタケーシング内に挿入された場合に円筒状のシール面に半径方向に接触する。
このシール面は通常はフィルタ体に対して同軸に配置された、フィルタケーシン
グの管片に構成されている。端円板の少なくとも一方が中央の開いた端円板とし
て構成されていると、前記管片の上にフィルタ体が被せ嵌められるかもしくは前
記管片がフィルタ内へ差し込まれる。
ルタケーシング内で軸方向へ調節されることができる。この軸方向の調節可能性
は例えばフィルタケーシングとフィルタ体との間の許容誤差により不可避の寸法
のずれを補償するために必要である。軸方向の調節可能性に基づき原則的には、
フィルタ体とフィルタケーシングとの間に、望ましくない相対運動も発生する可
能性がある。この相対運動によってはシールのシール作用が妨げられ、しかもこ
の相対運動は当該フィルタで装備された乗物の運転に際し、有害な騒音が発生す
る原因となる。
めには、フィルタエレメントに関し、端円板の軸方向で外側に取付けられかつそ
こでリング状に延びる支え部材が使用されている。この支え部材は軸方向で見て
ばね弾性的に構成されかつフィルタ体がフィルタケーシング内へ挿入された場合
に、フィルタケーシングに構成されかつ端円板に対して平行に延びる支持構造に
支えられる。この支えによってフィルタケーシング内でフィルタ体の軸方向の位
置決めが行なわれ、フィルタ体とフィルタケーシングとの間の相対運動が抑制さ
れる。このような支え部材は例えば端円板に取付けられたフォーム材リングによ
って構成されていることができる。
1の製作段階で、端円板の片側にフィルタエレメントを特殊な結合技術、例えば
超音波を用いた塑性結合又は加熱鏡軟化によって固定されかつ第2の製作段階で
、端円板の他方の側に支え部材が適当な結合技術で固定されなければならないか
らである。さらにシールを固有の結合技術で端円板に固定するために付加的な製
造段階が必要である。
を構成するという問題に取り組んでいる。
れた。
板に統合でき、支え部材を固定するための結合方法が省略できるという一般的な
思想に基づいている。フィルタ体は通常は大量生産品であるので、1つの製造段
階の省略は著しい経済的な利点をもたらす。
をプラスチックから一体の射出成形されたユニットとして構成し、これによって
シールを固定するための結合プロセスも省略することができる。このように構成
された端円板は完全に機能するフィルタ体を構成するためにフィルタエレメント
に結合されかつ場合によっては内横板と結合されることしか必要ではない。
って簡単に製作可能な構造が得られる。この変化実施例は、シールとリングカラ
ーとが協働して、リングカラーの軸方向の変形が増加するにつれて半径方向のシ
ール効果の方向へシールの半径方向の移動を増加させられるように構成されるこ
とができる。この結果、シール体の軸方向の緊縮がシールのプレロードの増大と
改善されたシール作用とで生じることになる。
。
はなく、他の組合わせ又は単独で、本発明を逸脱することなく使用することがで
きることは言うまでもない。
フィルタ材料から成るフィルタエレメント2を有している。フィルタエレメント
2の両方の軸方向端部にはそれぞれ1つの端円板3が取付けられている。これら
の端円板3は図示の有利な実施例では同じに構成されている。
結合又は加熱鏡軟化によって行なわれる。この場合には端円板3の、フィルタエ
レメント2に面した外側が軟化される。これによってフィルタ材料は端円板3に
侵入する。この場合にはフリース又はろ紙から成るフィルタ材料は結合領域にて
、端円板の液化されたプラスチックにより貫かれる。端円板プラスチックが硬化
したあとでフィルタエレメント2に対する端円板3の強度の大きい取付けが得ら
れる。
の中央の開口4を有している。この開口4の内縁5にて、端円板3にはリングカ
ラー6が構成されている。このリングカラー6は、フィルタエレメント2に関し
て軸方向で外方に向かって端円板3から突出している。リングカラー6は少なく
とも2つの軸方向区分7と8を有し、端円板3に近く配置された軸方向区分8は
端円板3からの距離が増すにつれて減少する内径を有しているのに対し、端円板
3から遠く配置された軸方向区分7の内径は端円板3からの距離が増すにつれて
増大する。両方の軸方向区分7,8は結合区分9を介して互いに結合されている
。該結合区分9はリングカラー6の最小の内径を有し、半径方向内方へ作用する
リング状のシールリップを形成している。
ル面10に接触して半径方向に作用する端円板3として用いられる。この場合、
シール面10は円筒状の管片22にそれぞれ形成されている。円筒状の管片22
は、他が図示されていないフィルタケーシングの構成部分を形成しかつフィルタ
体1に対し同軸に延びている。シール(シールリップ9)がシール面10に半径
方向で接触するのに対し、リングカラー6の軸方向で見て外側にある軸方向区分
7は軸方向で支持構造11に接触する。支持構造11はリング円板として構成さ
れかつ端円板3に対して平行に延びている。
3はフィルタエレメント2の半径方向の支持に役立つ他に、端円板3にも固定さ
れ、同時に端円板3の軸方向の支持にも役立つ。同様にフィルタ体1が内横板1
3を有していない構造も可能である。
、有利にはプラスチックから一体に射出成形されるユニットを形成する。このた
めに使用されたプラスチックは一方ではフィルタエレメント2を補強するために
十分な剛性を有している一方、一方ではシール作用をかつ他方ではばね作用を可
能にする弾性特性を有している。リングカラー6を構成するために使用されたプ
ラスチックの弾性特性によって、リング状の結合領域9においては一種のヒンジ
が構成される。このヒンジは該結合領域9に軸方向で続く軸方向区分7の旋回調
節を可能にする。この旋回調節によって、横断面で見て、フィルタ体1の長手方
向軸線14に対する前記軸方向区分7の傾斜角を変化させることができる。しか
し前記調節運動は材料の可逆性に基づきばね弾性であるので、図1にて弓形の括
弧で示された端円板3の軸方向の端部区分15は軸方向でばね弾性的に構成され
ている。
5もしくは軸方向で外に位置する軸方向区分7は支持構造11に支えられて、フ
ィルタ体1がフィルタケーシングにて軸方向で位置決めされる。本実施例では両
方の端円板3がこの支持部材6,15を備えているので、フィルタ体1は軸方向
でセンタリングされる。支持部材6,15はフィルタケーシングに対して相対的
なフィルタ体1の相対運動を妨げるので、摩滅現象と騒音の発生とが減じられる
。
軸方向で可動に管片22に支承される。支持部材6,15の助けを借りて達成さ
れたフィルタ体1の位置決めもしくはセンタリングによって、フィルタ体1とケ
ーシングとの間には最適な相対位置が保証される。
とを用いて説明する。
向の寸法に関しかつ他方ではケーシング内で向き合った支持構造11の軸方向の
間隔に関し比較的に大きな許容誤差領域にてフルに機能する。図2においては、
互いに向き合った支持構造11は互いに比較的に大きな間隔を有しているので、
ばね弾性的な区分15は軸方向にはほとんど変形しないか又はわずかにしか変形
しない。これとは異なって図3では向き合った支持構造11は比較的に大きな間
隔を有し、その結果、ばね弾性的な領域15は比較的に強くばね弾性的に軸方向
で変形させられる。
の断面形状である。リングカラー6は端円板3から増大する間隔をおいて端円板
3から、4つの軸方向のリング区分、すなわち、第1のリング区分16と第2の
リング区分17と第3のリング区分18と第4のリング区分19とを有している
。これらのリング区分16,17,18,19はそれぞれ弓形の括弧で示されて
いる。第1のリング区分16においては、内径20と外径21はコンスタントで
ある。したがってこの第1のリング区分16においてはリングカラー6の材料厚
さはコンスタントである。第2のリング区分17においては内径20はコンスタ
ントに留まるのに対し、外径21は端円板3からの間隔が増大すると連続的に減
少するので、材料厚さはここでは減じられる。第3のリング区分18においては
内径20も外径21も同程度減少するので、材料厚さはこのリング区分18にお
いてはほぼ一定に保たれる。次いで第4のリング区分19においては内径20も
外径21も端円板3からの間隔が増大すると再び同等に増大するので、ここでも
材料厚さはほぼコンスタントに留まる。シールリップを構成する結合区分9にお
いてはしたがって最小の内径20が存在するので、線状のシールが形成される。
相対位置から図3に示された相対位置へ移行する場合に減じられると、弾性的に
変形可能な軸方向区分15において、支持構造11に接触している端部23が半
径方向内方へ調節され、これによって半径方向内方へ作用する戻し力が、ばね弾
性的に変形可能な区分15に生ぜしめられる。この半径方向内方へ作用する戻し
力は半径方向内方へ作用するシール9を助け、これによってこのシール9のシー
ル作用が改善される。さらにシール9並びに支持構造11と接触する軸方向区分
7は、シール9がリングカラー6と統合させられて製作されているので、同じプ
ラスチックから成っているので、支持構造11にても付加的な軸方向シールが達
成される。この軸方向のシールもフィルタケーシングにおけるフィルタ体1の軸
方向の緊締力の増大に伴って増大する。
見て、シール面10に向かって傾斜した区分8とシール面10から離れる方向に
傾斜した区分7とを有するV字形の断面を有している1つの軸方向区分しか有し
ていないのに対し、図4の実施例では前記の如きV字形の区分が軸方向に複数互
いに連続して配置され、全体として長手方向中央断面で見てリングカラー6に波
形又はジグザグ形の断面が与えられている。したがって軸方向で可撓性の区分1
5はリングカラー6の軸方向の長さ全体に亘って延びている。このようにして折
畳みベローの形式で構成されたリングカラー6によっては特に適したばね特性が
達成される。さらにこの断面形状とシール面とを適当に設計することによって、
半径方向で内側にあるリング状の複数の波頭もしくはエッジがシール面10にシ
ール作用をもって接触するようになり、半径方向で作用する複数シールが直列に
接続されてシール作用が高められ得るようになる。
径方向で内に位置して構成されたシールリップのプレロードの増大をもたらし、
シール作用が相応に増強させられる。
出成形で製作するためには、本発明によるフィルタ体1の場合には、有利にはポ
リエステルをベースとした熱可塑性エラストマが使用される。このようなプラス
チックはトレードマークHytrel(R)で市販されている。Hytrel(R)は少なく
とも90℃まで安定的、特に可逆弾性であるので、シール9を一体に備えた、前
記プラスチックから成る端円板3でエアフィルタ及び液体フィルタを製作するこ
とができる。本発明のフィルタ体1は、特にそこで発生する温度に安定的なプラ
スチックが端円板3とリングカラー6とシール9とから成るユニットの製作に用
いられると、燃料フィルタ又はオイルフィルタ又はそれに類似したものとして構
成できることは明白である。
第1相対位置で示した詳細図。
5 内縁、 6 リングカラー、 7 軸方向区分、 8 軸方向区分、 9
シールリップ(シール)、 10 シール面、 11 支持構造、 12 内部
、 13 内横板、 14 長手方向軸線、 15 支持部材、 16 リング
区分、 17 リング区分、 18 リング区分、 19 リング区分、 20
内径、 21 外径
このフィルタ体は円筒状に襞付けされたフィルタ材料から成るフィルタエレメン
トを有している。前記襞付け又はプリーツに基づき、このような円筒状のフィル
タエレメントはスターフィルタとも呼ばれている。通常はこのフィルタエレメン
トの両方の軸方向端部には半径方向に作用するシールを有する端円板がそれぞれ
1つ取付けられている。このシールはフィルタ体がフィルタケーシング内に挿入
された場合に円筒状のシール面に半径方向に接触する。このシール面は通常はフ
ィルタ体に対して同軸に配置された、フィルタケーシングの管片に構成されてい
る。端円板の少なくとも一方が中央の開いた端円板として構成されていると、前
記管片の上にフィルタ体が被せ嵌められるかもしくは前記管片がフィルタ内へ差
し込まれる。
1の製作段階で、端円板の片側にフィルタエレメントを特殊な結合技術、例えば
超音波を用いた塑性結合又は加熱鏡軟化によって固定されかつ第2の製作段階で
、端円板の他方の側に支え部材が適当な結合技術で固定されなければならないか
らである。さらにシールを固有の結合技術で端円板に固定するために付加的な製
造段階が必要である。簡易化は支え部材がリングカラーの形で、端円板を構成す
る際に端円板に統合され、支え部材を固定するための結合方法が省略されること
で達成される。フィルタ体は通常は大量生産器であるので、1つの製造段階の省
略は著しい経済的な利点をもたらす。 WO97/41939にはフィルタエレメントが一方の軸方向端部に、開放し
た端円板を備えているフィルタ体が示されている。この端円板は半径方向の内縁
に軸方向のリングカラーを有し、このリングカラーが半径方向に有効なシールを
形成している。リングカラーとフィルタエレメントとの間にはリングカラーの半
径方向の支持体として役立つリング体が挿入されていることができる。 GB1499922にはフィルタエレメントが軸方向の端部に端円板を備え、
端円板に複数のシールリップが一体成形されているフィルタ体が示されている。 FR1186929Aには軸方向に突出するシールリップを備えたリング状の
シールエレメントが開示されている。組込み状態ではシールリップは軸方向で互
いに接近しあうように調節され、これにより軸方向のシール作用を発揮するプレ
ロードが発生させられる。 この形式のフィルタ体は比較的に不安定で、あまり大きな圧力差に晒されるこ
とはできない。
れる。何故ならば一方ではフィルタエレメントは半径方向内方で内横板に支えら
れ、これによってフィルタエレメントの安定性が半径方向の圧力差に対し高めら
れる。他方では両方の端円板は内横板を介し軸方向で互いに支えられるので、軸
方向でフィルタ体に作用する力はほぼフィルタエレメントに伝達されることなく
、むしろ安定した内横板に伝達されるようになる。高められた安定性により本発
明のフィルタ体は長い耐用年限並びに大きい使用多様性を有する。
3はフィルタエレメント2の半径方向の支持に役立つ他に、端円板3にも固定さ
れ、同時に端円板3の軸方向の支持にも役立つ。
Claims (11)
- 【請求項1】 流体フィルタ、特に空気フィルタであって、 (イ) 当該フィルタ体(1)がフィルタ材料から成る円筒状のフィルタエレメ
ント(2)を有し、 (ロ) 前記フィルタエレメント(2)の少なくとも一方の軸方向端部に端円板
(3)が取付けられており、 (ハ) 前記端円板(3)が半径方向で作用するシール(9)を有し、当該フィ
ルタ体(1)がフィルタケーシング内に挿入された場合に当該フィルタ体(1)
に対し同軸的に配置された円筒形のシール面(10)に前記シール(9)が半径
方向に接触するようになっており、 (ニ) 前記フィルタエレメント(2)に関し、前記端円板(3)の、軸方向で
見て外側にてリング状に延びる支え部材(6,15)を前記端円板(3)が有し
ており、 (ホ) 前記支え部材(6,15)が軸方向でばね弾性的に構成されかつ当該フ
ィルタ体(1)が前記フィルタケーシングに挿入された場合に前記フィルタケー
シングに構成された、前記端円板(3)に対し平行に延びる支持構造(11)に
支えられ、これにより当該フィルタ体(1)が前記フィルタケーシング内で軸方
向に位置決めされる、 以上(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)の特徴を有する形式のものにお
いて、 (ヘ) 前記支え部材が前記フィルタエレメント(2)に関し、軸方向に外方へ
前記端円板(3)から突出するリングカラー(6)を有し、該リングカラー(6
)が1つの軸方向区分(15)にて軸方向にばね弾性的に構成されており、 (ト) 当該フィルタ体(1)が前記フィルタケーシング内へ挿入された場合に
、前記軸方向区分(15)が軸方向で前記支持構造(11)に支えられており、 (チ) 前記リングカラー(6)と前記端円板(3)とがプラスチックから一体
に射出成形されたユニットとして構成されている、 以上(ヘ)、(ト)、(チ)を特徴とする、流体フィルタ、特に空気フィルタ
のフィルタ体。 - 【請求項2】 前記リングカラー(6)、前記端円板(3)及び前記シール
(9)とがプラスチックから一体に射出成形されたユニットとして構成されてい
る、請求項1記載のフィルタ体。 - 【請求項3】 前記シール(9)が前記リングカラー(6)に構成されてい
る、請求項1又は2記載のフィルタ体。 - 【請求項4】 前記シール(9)と前記リングカラー(6)とが協働し、前
記リングカラー(6)の軸方向の変形が増大すると前記シール(9)の半径方向
のシール作用が強められる方向へ前記シール(9)が次第に半径方向へ移動させ
られる、請求項3記載のフィルタ体。 - 【請求項5】 前記リングカラー(6)と前記シール(9)とを有するユニ
ットが少なくとも2つの軸方向の区分(7,8)から成り、該軸方向の区分(7
,8)が結合区分(9)を介して互いに結合されており、この場合、該結合区分
(9)が半径方向内方へ作用するリング状のシールリップ(9)を形成しており
、軸方向で見て外側にある前記軸方向の区分(7)が前記支持構造(11)に支
えられておりかつ軸方向で見て外側にある前記軸方向の区分(7)が前記シール
リップ(9)から出発して前記シール面(10)から遠ざかるように傾斜させら
れているのに対し、軸方向で見て内に配置された前記軸方向の区分(8)が前記
シールリップ(9)から出発してシール面(10)に向かって傾斜させられてい
る、請求項2から4までのいずれか1項記載のフィルタ体。 - 【請求項6】 前記リングカラー(6)が長手方向中横断面で見て、波形又
はジグザグ形のプロフィールを有している、請求項1から5までのいずれか1項
記載のフィルタ体。 - 【請求項7】 当該フィルタ体(1)に前記フィルタエレメント(2)を半
径方向にかつ前記端円板(3)を軸方向で支える内横板(13)を有している、
請求項1から6までのいずれか1項記載のフィルタ体。 - 【請求項8】 前記シール(9)と前記リングカラー(6)とを含むユニッ
トの横断面にて測った材料厚さが前記端円板(3)からの距離が増すにつれて前
記端円板(3)に近い軸方向区分(8)にては前記結合区分(9)まで減少し、
前記端円板(3)に遠い軸方向区分にてはほぼコンスタントである、請求項1か
ら7までのいずれか1項記載のフィルタ体。 - 【請求項9】 前記シール面(10)が前記フィルタケーシング内を当該フ
ィルタ体(1)に対し同軸に延びる円筒状の管片(22)により形成されており
、前記端円板(3)が中央の開口(4)を有し、該開口(4)の内壁(5)に前
記リングカラー(6)が構成されている、請求項1から8までのいずれか1項記
載のフィルタ体。 - 【請求項10】 前記フィルタエレメント(2)の両方の軸方向の端部が前
記端円板(3)の一方を備えており、これにより前記フィルタケーシング内へ挿
入される当該フィルタ体が前記フィルタケーシング内で軸方向にセンタリングさ
れている、請求項1から9までのいずれか1項記載のフィルタ体。 - 【請求項11】 前記端円板(3)と前記リングカラー(6)とから成るユ
ニットを製作するためにTEEEを使用する、請求項1から10までのいずれか
1項記載のフィルタ体。
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