JP2005270964A - 性能改善の特徴を備えたスピンオンフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストの使い捨て型スピンオン流体フィルターを提供する。
【解決手段】 流体案内ヘッド部に取り付けるための使い捨て型のスピンオン流体フィルター２０は、閉鎖ベース部及び中空空洞部を画定する側壁を有する鋳造ハウジングを備える。フィルター媒体は中空空洞部内に配置され、ナットプレート２２は、フィルター媒体を覆うようにハウジングに連結される。ナットプレートは、複数の入口流れ開口部と、フィルター媒体内に延在する葉状スリーブとを備える。端部プレートは、フランジ部とスリーブ部とを備えるフィルター媒体に連結される。流体フィルターは、フランジ部及び複数の入口流れ開口部の間に配置された第１の部分と、スリーブ部及び葉状スリーブの間に配置された第２の部分とを有する、エラストマー製の流れ制御バルブを備える。該バルブは、アンチドレーン戻り能力を提供し、葉状スリーブと協働して、フィルター媒体のバイパス能力を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、流体フィルターのコスト全体を減少させる、様々な設計選択及びオプションを備える流体フィルターの設計及び構成に関する。これらの選択及び設計オプションは、構成部品及び特徴の設計及び再設計、並びに、流体フィルターを形成するため使用される全体に亘る製造方法を含んでいる。

流体フィルターの設計において考慮すべき点は、コスト制御である。燃料フィルター及び潤滑油フィルターに関する高い市場に起因して、例えば比較的小さいコストの切削手段でさえ、例えば船舶運営者等のより大きな顧客のために実質的な節約となり得る。典型的又は従来の流体フィルターに対し設計及び再設計の変更をなして１つ以上の構成部品を無くす場合、コスト節約は、構成部品及びそれに伴うコストを無くし、並びに、該構成部品に関連する１つ以上の組み付け工程を無くすという見地から実現される。流体フィルターを形成するため実施されなければならない製造及び組み付け工程における改善からコスト節約が達成されるとき、これらは、労働対価の観点で有意義なものとなり得る。

流体フィルターの構成部品の設計及び／又は再設計において考慮すべき点は、流体フィルターの構成を非金属又は非金属が大部分であるように作ることができるか否かである。非金属が大部分である流体フィルター、好ましくは全てプラスチックである流体フィルターの設計は、該フィルターが、選択された材料に応じて、使い捨てのため焼却されるか又はリサイクルすることができるが故に「使い捨て型」であると考えられる。焼却可能である構成を提供することによって、フィルターの構造的質量は、小体積の灰へと減少させることができ、これは、ごみ投棄場に加えられるものを制限する。「使い捨て」のための他のオプションは、流体フィルターの構成で使用されるプラスチックをリサイクルすることである。現在では、実質的に全てプラスチックである流体フィルター構成が存在するとき、「環境にやさしい緑の設計」を有するものとして通常記載される。

主要には全てプラスチックの流体フィルターの構成に価値があり、流体フィルターを含む多数の構成部品の減数に価値があるという認識の下で、本発明は、これらの２つの目的に向けられている。幾つかの設計改善は、本明細書で説明されるように、本発明により提供され、各々の改善点は、他の任意の改善点からほとんど独立に組み込むことができるように、独立の価値を有する。それにも係わらず、幾つもの本発明の改善点は、それらの設計上の互換性に起因して、再設計された流体フィルターへと一緒に組み込むことができる。本発明による流体フィルターの改善点は、新規であり、非自明であると思量する。

本発明の一実施例に係る、流体案内ヘッド部に取り付けるための流体フィルターは、閉鎖ベース部と、中空空洞部を画定する側壁と、を有するハウジングと、開放された内部を画定し、中空空洞部内に配置されたフィルター媒体と、ハウジングに連結され、フィルター媒体を覆うように構成、配置されたナットプレートであって、該ナットプレートは、複数の入口流れ開口部を画定すると共に開放された内部へと延在し、出口流れ導管を提供するスリーブを備えるナットプレートと、フィルター媒体に連結され、フランジ部とスリーブ部とを備える端部プレートと、端部プレートのフランジ部及び複数の入口流れ開口部の間に配置された第１の部分と、端部プレートのスリーブ部及びナットプレートのスリーブの間に配置された第２の部分とを有する、エラストマー製の流れ制御バルブと、を備え、該第１の部分は、アンチドレーン戻り能力を提供し、ナットプレートのスリーブと協働する該第２の部分は、フィルター媒体のバイパス能力を提供する。

本発明の一つの目的は、改善された流体フィルターを提供することである。
本発明の関連する目的及び利点は、次の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明の原理についての理解を促進するという目的のため、以下、図面に示された実施例が参照され、該実施例を説明するために特定の用語が使用される。しかし、本発明の範囲をこれにより限定するものではなく、図示の装置における変形、更なる変更、並びに、図示された本発明の原理の更なる応用は、通常本発明が属する技術分野の当業者に想到されるものと考えられることが理解されるべきである。

図１乃至図７を参照すると、本発明に係る流体フィルター２０が示されている。流体フィルター２０の一部である流体フィルターの改善点は、図１乃至７で説明されるように流体フィルター２０の構成及び作用を説明するという文脈で開示される。図８では、流体フィルターの改善点のうち一つに対する代替の実施例が開示されているが、流体フィルター２０の一部としては提供されていない。加えて、図９の端部プレートの改善点は、図２の流体フィルター２０のスタイルに基づいた流体フィルターに組み込まれたものとして、図１０に示されている。図１乃至図７の流体フィルターから始まって、図示の流体フィルター２０は、完全に使い捨て型の鋳造プラスチックのスピンオンフィルターである。流体フィルター２０は、ハウジング又はキャニスター２１、ナットプレート２２、フィルター媒体２３及び面シール部２４を備えている。一体ハウジング２１は、閉鎖ベース部２９と、環状開放端部３２を形成する環状自由エッジ３１で終わっている環状側壁３０とを備えている。自由エッジ部３１は、ナットプレート２２への接続のためのリップ部３３が形成されている。閉鎖ベース部２９と側壁３０とは、中空内部３４を形成するように協働する。ベース部２９と側壁３０の内部表面は、ハウジング２１に追加の強度及び剛性を提供するように設計された一連の間隔を隔てたリブ３５が形成されている。凹部２９ａは、流体フィルター２０の除去のみを可能にする片道１．２７ｃｍ（１／２インチ）の駆動特徴が形成されている。

図１及び２に示された一体のナットプレート２２が図４乃至図７に詳細に示されている。僅かに異なるナットプレート３９が図８に示されている。この図８は、本発明の改善特徴のうち一つを、差異を有するナットプレート設計の一部として備え、これにより、より大きな力及び多様性を開示された進歩的な特徴に提供することができるということを表すためこの開示の一部として含まれている。

ここで、図４を参照すると、ナットプレート２２は、内側にねじが形成されたボア４１と、環状側壁４２と、を形成する取り付け部４０を備えている。側壁４２は、内側壁４５と外側壁４６との間に配置された環状チャンネル４４が形成された環状自由端部４３で終わっている。チャンネル４４は、ハウジング２１及びナットプレート２２を一緒に確実に連結するためのリップ部３３を受け入れるように構成され、配置されている。フィルター媒体２３を捕捉し、密封式に覆うハウジング２１とナットプレート２２との間の接続は、スピン溶接を使っても、又は、適切な接着剤を使用することによりなされてもよい。ハウジング２１とナットプレート２２との間の接続のための他のオプションには、「エマボンド」の使用、音波溶接、及び、ねじ接続の使用が含まれ、又は、半回転若しくは四分の一回転の組み付け技術で組み付けタスクを簡単化するためのバヨネット接続が含まれている。

取り付け部４０及び側壁４２により形成されたナットプレート２２の内側表面は、ねじ形成ボア４１に同心である円柱スリーブ５０と、一連の間隔を隔てたリブ５１と、を備えている。これらのリブ５１は、ナットプレート２２に、追加の強度及び剛性を提供するため備えられている。ハウジング２１及びナットプレート２２が全プラスチック構成を持つことが意図されているという事実に起因して、流体フィルターの加圧を考慮すると、これらのプラスチック化合物のため追加の強度及び剛性を持つことは、有利となり得る。リブ３５及び５１がそれらの対応する構成部品の一部として容易に鋳造することができるので、鋳造プラスチック構成に起因して、リブ３５及び５１の追加は、相当のコスト追加とはならない。

ねじ形成ボア４１を取り囲む壁部と取り付け部４０の外側壁との間に構造的支持を提供するため、接続リブ５２の放射パターンが提供される（図５参照）。流体流れをフィルター媒体２３により処理するためナットプレート２２を通して流入させるため、一連の開口部５３が取り付け部４０によって画定される。隣接する接続リブ５２の交互の対の間に一つの開口部５３が配置されている。図５に基づいて参照すると、総合で１６個の接続リブ５２が、ねじ形成ボア４１を中央にしてスポーク状の配列で、ボア４１の軸方向中心線から径方向外側に延在しつつ等間隔に配置されるということが意図されている。１６個の接続リブ５２により形成された１６個の三角形ポケット５４は、８個の涙形状流れ開口部５３のための位置を提供する。隣接する流れ開口部５３の間の間隔は、図５に示されるように、ナットプレート構造に周方向に対称性を与えるように均一である。

金属ナットプレートがスピンオン流体フィルターで使用されるとき、材料強度は、適切な材料選択及び厚さを仮定すると、一般に強度及び剛性についての懸念事項を排除する。金属のナットプレートを用いた場合、流れ開口部は、通常では円形（即ち円柱状ボア）である。これが、ナットプレート内で打ち抜き加工されるのに最も便利な形状であるからである。しかし、本発明に係る流体フィルター２０のため考えられるもの等のように全プラスチックの流体フィルター構成にするのが望ましいとき、金属ナットプレートは、鋳造プラスチックナットプレートに代用される。このことは、材料の変化に起因して要求される強度及び剛性を提供するため当該構造に設計変更を要求する。これが、ナットプレート２２が例えば一連のリブ５１及び接続リブ５２等の強化部材を備えることの部分的理由となっている。接続リブ５２の存在は、流れ開口部５３のための幾つかの間隔及びクリアランスに関する考察を生じさせる。プラスチックナットプレート２２が一体鋳造部材であるので、流れ開口部５３を形成するため要求される仕上げ機械加工は存在しない。これらの開口部５３は、ナットプレート２２内に成形される。これらの開口部は、隣接するウェブ５２の対毎の間に成形することができるが、ナットプレート２２を弱めかねない。本発明のように、８個の開口部５３のみが提供されるとき、各々の開口部５３は、フィルター媒体への適切な流れを可能にするため十分に考慮された流れを提供する必要がある。等間隔に配置されたパターンは、フィルター媒体２４の外部の周りに良好な流れ分布を確実にする。開口部５３当たりで要求された流れ領域を提供するため、各々の開口部５３は、図５に示されるように、及び、図６により詳細に示されるように、テーパー状の涙形状を有する。

流体フィルターを「使い捨て型」にするという観点の全プラスチック流体フィルター構成の利点に加えて、流体フィルター２０の幾つかの構成部品のために金属からプラスチックへと変更することは、他の設計変更をなすことを可能にする。これらの設計変更は、従来技術の流体フィルターでは要求されていた１つ以上の構成部品を無くすことをもたらすことができる。この一例として、従来技術の流体フィルターの一部としての金属ナットプレートに関して、ナットプレートにより受け入れられたねじ形成スパッドを取り囲む取り付けヘッド部に対して密封するようにシール部がナットプレートのねじ形成ボアの周りに配置されているということを考えよ。ねじ係合は、漏れを防止することができるが、これは保証されたものではなく、そのねじ内部嵌合の周りの環状シール部の使用が流体漏れに対して追加の保護を提供している。

本発明により提供され、プラスチック製ナットプレートへの変更により可能となる改善点の一つが図７に詳細に示されている。ねじ形成ボア４１を取り囲む環状上側表面５７は、隆起環状フィンガー部又はクラッシュリブ５８を備えている。ここでクラッシュリブ５８のテーパーを無視すると、それは略円柱であり、ボア４１の周りに完全に割り込まれていない状態で延在する。環状クリアランスチャンネル５９及び６０は、図７に詳細に示されているように、クラッシュリブ５８の両側に配置されている。クリアランスチャンネル５９及び６０は、それが軸方向に圧縮されるとき、クラッシュリブ５８の膨張のための空間を提供する。ナットプレート２２の取り付け部４０が、流体フィルター２０を受け入れる取り付けヘッド部に対して引き上げられるとき、クラッシュリブ５８が当接力に起因して圧縮されて、収縮又は平坦化し、これにより、突出したクラッシュリブ５８を変形又はクラッシュさせることができるように、クラッシュリブ５８が表面５７の上方に軸方向に延在する。クラッシュリブ５８のこの収縮又は平坦化の結果は、その材料特性に部分的に依存し、そのサイズ、形状及び位置に部分的に依存している。クラッシュリブ５８の押しつぶし又は圧縮は、それを膨張させ、クリアランスチャンネル５９及び６０は、この膨張のための空間を提供する。クラッシュリブ５８の使用は、スピンオン流体フィルターに通常伴っているより小さい内側シール部又は内側ガスケットを無くすことを可能にする。

図８では、異なる鋳造プラスチックナットプレート３９が示され、３つのプラスチックフィンガー又はクラッシュリブ６２ａ、６２ｂ及び６２ｃが存在し、各々は僅かに異なる軸方向高さを有している。この図示は、幾つかのクラッシュリブ又はフィンガー部が、１つ、２つ又は３つ、或いは、３つ以上さえ考えられるという理解を更に伝達することを意図している。この図示は、鋳造プラスチッククラッシュリブを、他のナットプレートスタイル内に組み込むことができ、ナットプレート２２のスタイルに限定されないという理解を伝達することも意図している。密封のための多数のプラスチッククラッシュリブを有することの一つの利点は、フィルターがヘッド部に装着され即ち取り付けられるとき、第２又は第３のクラッシュリブを押しつぶすため追加のトルクが要求されるということである。このようにして、流体フィルターが取り付けられるとき、及び、連続的に並ぶクラッシュリブが押しつぶされていくとき、感じられるトルクに関するフィードバックが存在する。追加の利点は、単一のクラッシュリブが、所望の密封接触で全表面で適切には係合しない場合に特に、多数のクラッシュリブが追加の密封一体性を提供するということである。

ナットプレートとヘッド部とのねじ接続を取り囲む内側シール部又はガスケットを無くすことができることの一つの利点は、構成部品のコストを無くしたことである。関連する利点は、ガスケットを設置又はパッケージに包むための労働コストを減少させること、並びに、要求された構成部が提供されず又は設置前に失われるというリスクを無くしたことである。

ここで、図９及び図１０を参照すると、本発明に係る使い捨て型スピンオン流体フィルターのための別の改善点が示されている。図９は、リブ７１を備える頂上端部プレート７０と、上側表面７３内に鋳造された支柱７２とを開示している。端部プレート７０は、リブ７１及び支柱７２の両方を備えることも考えられる。しかし、それらの特有の機能は異なっており、互いに独立に技術的に提供されてもよい。例えば、リブ７１は、支柱７２により提供された機能から独立した一つの機能を提供する。これらの２つは互いに独立しているので、例えば端部プレート７０等の適切な端部プレートは、リブ７１又は支柱７２のいずれか、又は、両方を備えていてもよい。

更には、改善された頂上端部プレート７０の文脈で、この特定の改善点は、リブ７１若しくは支柱７２のいずれか又はその両方が、流体フィルター２０の一部としての唯一の改善点として使用することができ、又は、他の改善点と一緒に使用することができることも考えられる。流体フィルター２０がナットプレート２２を備えている範囲において、ナットプレート２２が流体フィルター２０の要求された一部として解釈することができるので、新しい流体フィルター７４（図１０参照）は、図９の改善点の文脈で同定される。しかし、流体フィルター２０及び流体フィルター７４は、事実上同一であり、実際、流体フィルター７４に埋め込まれた特徴のうち幾つかは、流体フィルター２０と合致している。この時点では、これらの２つの流体フィルターが異なっていることを示唆するものではない。むしろ、ここでは、任意の特定の流体フィルターに含まれ又は排除される改善点に依存して、実際の流体フィルターの構成が僅かに変化し、これに基づいて、異なる参照番号に値するということを参照する。この説明に合致して、図１０の流体フィルター７４は、ナットプレートを除いて、流体フィルター２０の構成にほぼ対応している。ナットプレート２２（図４参照）は、円柱スリーブ５０を備え、このナットプレート設計が流体フィルター７４に受容可能であるとき、新しいナットプレートのスタイルが使用される（図１３参照）。ナットプレート２２とナットプレート７５との間の主要な相違は、スリーブ５０が円柱状であり、スリーブ７６が葉形状設計、全体として４つの葉状部を有するということである。

頂上端部プレート７０は、内側中空スリーブ７７及び同心の径方向フランジ７８を備える一体の鋳造プラスチック構成部品であり、その上側表面７３は、リブ７１と、支柱７２とを備える。好ましくは、いずれの１つ又は複数の特徴が選択されたとしても、それらの配列は、周方向に均一性及び対称性を有する。図９では、１６個のリブと、８個の支柱とが存在している。これらのリブは、等間隔に間隔を隔てており、内側エッジ７９に略隣接した位置から、外側エッジ８０に略隣接した位置まで延在する、径方向に延在するスポーク状列で配列されている。支柱７２は、等間隔に隔てられ、外側エッジ８０の内側に配置されている。

フィルター媒体２３、又は、「媒体パック」と称され得るものは、端部プレート７０の面表面８１内に埋め込まれ、又は、結合されるものと考えられる。従来技術設計の端部プレートは、通常では、次の機能のうち１つ以上を実行するように使用される。これらの機能は、フィルター媒体の端部を遮蔽し、フィルター媒体のプリーツを適切に間隔を隔てた状態におき、フィルター媒体がナットプレートに対して保持するようにスプリングを支持し、ナットプレートにシール部を形成し、バイパスバルブを収容することを含んでいる。

流体フィルターに関して考慮すべき点の一つは、潤滑油又は燃料のいずれにしても、ナットプレート内の流体入口流れ開口部が端部プレートの表面と接触することにより閉鎖されないようにナットプレートから間隔を隔てた状態にする必要性である。設計された支柱７２は、上側表面７３とナットプレート７５との間に受容可能な間隔を維持するため使用される。なお、支柱７２の軸方向高さは、接触がなされ、所望の間隔が形成されるように設定される。

流体フィルターの設計２０又は７４が潤滑油の用途に向けられたとき、当該流れリブ７１は、アンチドレーン戻りバルブがバイパスバルブへの流れ回路を閉鎖した状態にするため使用される。これらの特徴及び特性は、他の構成部品の再設計及び流体フィルターの改善点の文脈でより詳細に記載される。

図１０乃至図１３を参照すると、本発明に係る流体フィルターのための別の改善点が示されている。図１１及び図１２は、アンチドレーン戻りバルブと、バイパスバルブの両方の能力を結合させるように構成、配置された、一体の弾性バルブ８５を開示している。これらの機能は流体フィルターの他の特徴と協働して実行させることができるが、バルブ８５は、流体フィルターの構成への改善点をなおも表している。

バルブ８５は、略円柱スリーブ８６と、スリーブ８６と一体構成で端部８８に隣接する径方向フランジ８７と、を備えている。フランジ８７は、傾斜された一対の環状区分８９及び９０を備えており、これらの区分は、環状リブ９２を備える中間区分９１に向かって収束し、該中間区分に隣接する。バルブ８５のため使用される弾性材料の可撓性は、それが流体フィルターの一部として機能することを可能にする。

図１０を参照すると、バルブ８５が流体フィルター内に設置されており、バルブ８５の機能を説明するために適切な流体フィルターは流体フィルター７４である。流体フィルター２０は多くの点で類似しているが、ナットプレート７５の使用法は、バルブ８５の使用法を説明する上で重要である。スリーブ８６と、ナットプレート７５のスリーブ７６との間で設計された協働の観点では、図１０の流体フィルター７４は、バルブ８５のための設置の基礎として使用されなければならない。図１０に示されているように、流体フィルター７４は、ハウジング２１と、ナットプレート７５（図１３参照）と、フィルター媒体２３と、を備えている。更に備えられているものは、開示されたリブ７１と支柱７２とを備える頂上端部プレート７０である。ナットプレートスリーブ７６のための代替構成は、図１３Ａ乃至１３Ｄに示されている。ナットプレートスリーブ７６ａ乃至７６ｄが各々異なる態様で構成されているが、それらは、本文中に説明されたように、バイパス能力を可能にするためバルブスリーブ８６と各々協働する。

図１０に示されるように、端部プレート１０は、フィルター媒体２３の上側端部に連結され、スリーブ７７は、フィルター媒体の中空内部へと軸方向下方に延在する。この構成では、支柱７２は、ナットプレート７５の面表面と接触する。これは、ナットプレート内の入口流れ開口部５３がフィルター媒体の当接により閉鎖されないようにフィルター媒体２３とナットプレート７５との間で十分なクリアランスを維持する。

バルブ８５のアンチドレーン戻り特徴は、傾斜区分９０と、流れ開口部５３に亘るその配置とによって提供される。流入する流体流れに起因して十分な流体力又は圧力差が存在するとき、閉鎖フラップとして機能するフランジ区分９０が曲がり、ナットプレート７５とバルブ８５との間の流体流れを可能にする。流体の力又は圧力が取り除かれ又は逆転されたとき、フランジ区分９０は、図１０の閉鎖状態へと弾性的に戻る。

バルブ８５により提供されるバイパス特徴又は能力に関して、スリーブ８６が葉状スリーブ７６の周りに配置され、端部プレート７０の中空スリーブ７７とスリーブ７６との間に配置されることが最初に記載されるべきである。これと同じ構造的構成は、代替のナットプレートスリーブ設計７６ａ〜７６ｄのうち任意のものが使用される場合に存在する。図１３Ａ乃至図１３Ｄを参照せよ。フィルター媒体が適切に機能する通常の作動条件の下では、フィルター媒体の内部と外部との間に圧力バランスが存在する。この条件では、スリーブ７６の葉状体９５は、スリーブ８６をスリーブ７７に対して保持し、スリーブ７７とスリーブ８６との間の任意の流れ経路を遮断し、入ってきた流れを短絡し又はフィルター媒体を迂回させることを可能にする。しかし、流れの拘束が発展し、フィルター媒体を迂回する必要性又は要求が発生する場合、バルブ８６は、この迂回能力のため「開状態」になる必要がある。当該拘束に起因して圧力差が存在するので、スリーブ８６は葉状スリーブ７６に対して引っ張られる。これは、スリーブ７７とスリーブ８６との間に、数にして４個の流れ開口部又はコリドーを形成し、バイパス機能が完了する。現在又は従来の設計に関しては、典型的には、現在の流体フィルターは、ゴム製アンチドレーンバルブと、金属製のバイパスバルブとを備えて設計されている。アンチドレーンバルブは、一例として、潤滑油用途のため使用することができる。潤滑油用途では、フィルターの配置が水平であるか又は端部が開放式であり、エンジンが停止されたとき、その下方に、オイルを排出させることを可能にする。エンジンが停止されたとき、バルブは、ナットプレートの流れ孔を密封し、オイルの逆流がフィルターから出ることを防止する。バイパスバルブは、フィルター媒体又は中央管の崩壊強度に至る前に、圧力差（低温始動の間、作動の間の圧力スパイク、又は、詰まったフィルターにより引き起こされる）を解放するため必要とされる。バイパスバルブの構成は、金属スプリング（螺旋又は打ち抜き）、プランジャー及びリテイナーからなる設計に類似している。

図１３Ａ乃至図１３Ｄのナットスリーブ代替例に関して、スリーブ７６ａは、その横断面図がバルブスリーブ８６の内側表面と接触する「コーナー」９３ａを示すように多角形設計である。図１３Ａから理解できるように、隣接するコーナー９３ａの間で延在するスリーブ７６ａの直線側面は、スリーブ７６ａとバルブスリーブ８６との間に形成されたボイド９３ｂを生じさせている。これらのボイド９３ｂは、葉状スリーブ７６に関して前述されたように、バイパス流れコリダーを形成するためスリーブ８６の運動のためのクリアランス空間を提供する。図１３Ｂでは、スリーブ７６ｂは、バルブスリーブ８６の内側表面と接触するリブ９４ａが形成されている。リブ９４ａと交互に並んでいるものは、チャンネル９４ｂである。チャンネル９４ｂは、バイパス流れコリダーを形成するためスリーブ８６の運動のためのクリアランス空間を提供する。

ここで、図１３Ｃを参照すると、ナットプレート７６ｃは、スリーブ７６ｃの軸方向長さに対して不連続であるように構成され、配置されたポスト９６ａを備えている。ボイド９６ｂは、スリーブ７６ｃのボディにより形成され、ポスト９６ａの間に周方向に配置されている。ボイド９６ｂは、バイパス流れコリダーを形成するためスリーブ８６の運動のためのクリアランス空間を提供する。

図１３Ｄに関して、ナットプレートスリーブ７６ｄは、スポーク状パターンを形成するようにスリーブ軸で連結された垂直リブ９７ａの列が形成されている。隣接するリブ９７ａの間に配置された空間又はボイド９７ｂは、バイパス流れコリダーを形成するためスリーブ８６の運動のためのクリアランス空間を提供する。

図１０乃至図１３に示された設計改善点は、プラスチックを利用しており、これは、対応する構成部品のための特定輪郭形状を形成することにより、当該設計で部品点数を減少させることを可能にする。本発明及びこの重要な改善点に関して記載するべき重要な点は、アンチドレーン戻りバルブと、バイパスバルブとが単一の一体部品として鋳造され、バイパスバルブは、それが好ましい実施例において図１４に示されるように４つの葉状体を備える葉状スリーブ７６が組み込まれるとき正確に機能するということである。バルブ８５のバイパスバルブ部は、２つの方法で作動する。第１には、通常の作動中には、それは、フィルター処理されていない粒子がフィルター処理されたオイルと再流入することを防止するシール部として機能する。第２には、このバルブは、フィルター処理媒体又は中央管の崩壊強度に達する前に圧力差を解放するように開放する。ゴムからバルブ８５を作ることは、それが、幅広い圧力及び温度に亘ってバルブが適切に機能することを可能にする点で別の利点を奏する。

図１４を参照すると、本発明のための別の改善点が示されている。ナットプレート２２が流体フィルター内で使用されるとき、スリーブ５０は、フィルター処理されていない粒子がフィルター媒体を迂回することを防止するために密封用に使用することができる滑らかな略円柱表面を提供する。そうするために、本発明は、スリーブ５０に対して内側シール部を形成する環状端部プレート９８を提供する。端部プレート９８は、略円柱スリーブ９９と、フィルター媒体２３の上側端部１０１に連結された径方向フランジ１００と、を備える。フィルター媒体２３は、フィルター媒体２３をフランジ１００内に「埋め込む」工程を備える、様々な技術により端部プレート９８に連結することができる。この埋め込み工程は、最初に、プラスチックを柔らかくするためフランジ１００を加熱し、次にフィルター媒体の端部を軟化プラスチック内に押し込めて、それが適所で硬化することを可能にすることによって、達成される。スリーブ５０に対するスリーブ９９の適切なサイジング及び形成によって、それらの円柱接触部分に沿って嵌合圧入が確立される。円柱として言及されたが、１つ又は両方のスリーブに形成された僅かなテーパーは、略円柱表面に亘って適切な密封のための適切な嵌合圧入を確立する能力を犠牲にすること無く、嵌合圧入の組み付けを容易にする。

本発明に係る上記改善点の文脈において、プラスチックを利用することは、密封ガスケットのための必要性を無くすことによって、対応する流体フィルター設計が構成部品の点数を減少させることを可能にする。ガスケットは通常この特定の密封インターフェースで要求されるが、開示された改善点は、ナットプレートスリーブと端部プレートスリーブとの間の円柱表面接触に略円柱表面を形成し、嵌合圧入の援助で、流体気密シール部が確立される。この略円柱気密インターフェースは、２つの部品の間に永久機械式シール部が作られることを確実にするためスピン溶接の使用によっても形成することができる。ガスケットのための必要性を無くすと共に使用することが可能となる他の連結方法は、表面の間に接着剤を使用すること、又は、図１５に詳細に示されるように、端部プレートとナットプレートとの間にねじ嵌合を使用することである。

図１５を参照すると、本発明に係る参照流体フィルターの改善が示されている。図示の流体フィルター１０４（破断図）は、キャニスター１０５と、フィルター媒体１０６と、端部プレート１０７と、中央管１０８と、ナットプレート１０９とを備えている。端部プレート１０７及びフィルター媒体１０６に対する中央管１０８の設計を変更し、これらの部品の構成及び組み付けの詳細事項を変更することができる一方で、この改善点の焦点は、中央管１０８の端部１１０の形態に置かれている。

端部１１０は、ナットプレート１０９の外側表面を越えて延在し、ナットプレート１０９のねじ形成ボア１１１内にねじ係合するため外側にねじが形成されている。これは、フィルター媒体をナットプレートに固定化する。加えて、中央管の端部１１０は、取り付けヘッド部（図示せず）とねじ係合するため内側にねじが形成されている。様々なヘッド部の設計が可能であるが、流体フィルター１０４の協働部の軸方向高さは、ヘッド部設計と両立しており、確実で気密性のあるねじ係合を達成すると共に、キャニスター１０５と取り付けヘッド部との間のインターフェースを密封することが重要である。

図１６乃至図１９を参照すると、本発明に係る追加の流体フィルターの改善点が示されている。図１６及び図１７に開示されているものは、キャニスター１１５、フィルター媒体１１６、延長した高さのプラスチックナットプレート１１７、及び、プラスチック性端部プレート１１８を備える流体フィルター１１４である。キャニスター１１５の閉鎖ベース部１１９は、端部プレート１１８を配置するための短くされたスタンドパイプを備えている。本実施例の焦点は、ひだを付けられた略円柱要素として示されたフィルター媒体の端部を「埋め込む」というコンセプトに向けられている。ナットプレートの内側に向けられた面を加熱することによって、プラスチックの露出端部は、柔らかくなり始める。一旦、プラスチックがフィルター媒体１１６の上側端部１２１を受け入れるのに十分に柔らかくなったならば、この上側端部１２１は、ナットプレートの軟化プラスチック内に押し込められる。プラスチックが冷却する間にこの組み付けを維持することにより、当該プラスチックは硬化するようになり、該プロセスにおいて、フィルター媒体は、ナットプレートに一体の結合体として確実に連結される。加えて、フィルター媒体の開放端部は、ナットプレートのプラスチックにより閉鎖した状態で密封される。この製造方法は、別個の頂上端部プレートのための必要性を排除し、更に、埋め込み用樹脂又は接着剤のための必要性を排除する。この同じ「埋め込み」という用語は、フィルター媒体１１６の反対側端部１２２のため使用される。端部１２２は、プラスチック製の端部プレート１１８内に埋め込まれている。

流体フィルター１１４に関連する追加の設計特徴には、内側ガスケット１２６の共同成形と、外側ガスケット１２７の共同成形と、が含まれる。更には、入口流れ開口部１２８は、ナットプレート１１７の外側エッジに向かって再配置され、説明されたように、フィルター媒体を埋め込むための十分に平坦な領域が存在する。なお、図１７に関しては、キャニスターが、より容易な設置及び取り外しのための間隔を隔てたシリーズの成形フィンガー凹部１２９を備えている。

ここで、図１８及び図１９を参照すると、僅かに異なる流体フィルター１３２が示される。この改善の焦点は、なおも製造コンセプト、並びに、フィルター媒体１３３をプラスチック構成部品内に埋め込む方法にある。流体フィルター１３２の設計では、ナットプレートが無くされており、頂上プラスチック端部プレート１３４が使用される。取り付けヘッドに取り付けるためのねじ部１３５は、中央管１３６の一部である。この設計では、プラスチックキャニスター１３７を使用するとき、フィルター媒体１３３の下側端部１３８がキャニスター１３７の下側表面１３９内に埋め込まれている。フィルター媒体の反対側端部１４０は、端部プレート１３４内に埋め込まれている。キャニスター１３７は、流体フィルター１３２の設置及び取り外しを援助するための軸方向把持リブ１４１を備えている。

ここで、図２０を参照すると、本発明に係る流体フィルターのための別の改善点が示されている。流体フィルター１４５は、ナットプレート２２に類似して構成し配置することができるナットプレート１４６を備え、改善特徴のこの議論のため、ナットプレート２２はナットプレート１４６のための基礎として使用された。なお、図２０に対して記載されるべき改善特徴は、図４に示されるように、ナットプレート２２の一部として含まれている。

図２０を引き続いて参照すると、環状ナットプレート１４６は、環状ガスケット１４８を受け入れるように構成、配置された環状上側周囲エッジ１４７を備える一体の鋳造プラスチック構成部品である。エッジ１４７は、外側の隆起環状エッジ１４９を備えて構成され、外側リッジ１４９から径方向内側に間隔を隔てているものは、内側隆起環状リッジ１５０である。ガスケット１４８は、リッジ１４９とリッジ１５０との間に配置され、ナットプレート１４６の一部として共同成形されてもよい。流体フィルター１４５が取り付けヘッド部（図示せず）に取り付けられたとき、ガスケット１４８は、流体フィルター１４５と取り付けヘッド部との間でガスケット１４８を横切って液体密封シール部を確立するためヘッド表面に対して圧縮される。

ガスケット１４８が過度に圧縮される前に機械式の停止手段を提供するため、リッジ１４９は、リッジ１５０との前に、及び、ガスケット１４８が過度に圧縮されることで堅くなりすぎて有効なシール部のため必要となる弾性を維持することができなくなる前に、取り付けヘッド部と接触するように、流体フィルター１４５から上方に離れて延在する。当接又は機械的停止手段としてのリッジ１４９の使用は、流体フィルター１４５の移動を制限し、これと同時に流体フィルター１４５が適切に着座して取り付けヘッド部上に締め付けられるときの視覚的表示を提供する。

ここで、図２１を参照すると、本発明に係る流体フィルターのための別の改善点が示されている。図２１の改善点は、流体フィルター１５４のため、流体フィルター１５４の設計の詳細に依存して、キャニスター１５７（又はナットプレート）の開放端部１５６に連結され又はその周りにあるプラスチック製リップ部１５５（又はスリーブ若しくはカラー）の使用を含んでいる。流体フィルター１５４の内部は、流体フィルター１５４を取り付けヘッド部（図示せず）に接続するための幾つかの形式の取り付け設備を備えている。取り付けヘッド部は、一体のプラスチックリップ部１５５の一部として鋳造された歯突起部１５８と係合するため隆起当接タブを備えて構成、配置されている。２つの突起部１５８は、図２１に示されており、両方を使用しても或いは一方だけの突起部を使用してもよい。いずれの場合にも改善点はなおも提供されている。その軸方向高さ及び外側ガスケット１５９に対する位置を始めとして、歯の突起部１５８の適切な配置及び構成によって、取り付けヘッドタブの位置及び軸方向高さを適切に設定することによって、次の事象のシーケンスが発生する。

流体フィルター１５４が取り付けヘッド部にねじ込みされたとき、ガスケット１５９は、取り付けヘッド部に対して密封接触した状態に次第に引き込まれる。流体フィルターをヘッド部に確実に締め付けることが重要である一方で、ガスケット１５９はその弾性を失わず、よってその密封効果を失わないように過度に圧縮されてはならない。流体フィルター１５４が取り付けヘッド部に対してその所望の締め付けトルクに接近すると共に、ガスケット１５９がその所望の圧縮レベルに接近するとき、歯突起部１５８は、当接タブに隣接して配置される。流体フィルター１５４のヘッド上への追加の締め付け前進は、歯の突起部１５８をタブと係合させ、該タブは、歯の突起部を、キャニスターの閉鎖端部に向かって曲げさせる。実際には、歯の突起部は、リップ部１５５の曲がりに起因してタブ上に乗り上げて乗り越える。一旦タブがクリアされると、可聴の「クリック音」が存在する。この「クリック音」は、取り付けヘッド部に対する流体フィルター１５４のための適切な設置ポイントを示す。２つの突起部１５８が使用されるとき、第１のクリックは、設計された締め付けトルクがほとんど達成されたことを示すための第１の警告として使用される。第２のクリックは、流体フィルターが適切に取り付けられていることを示している。

ここで、図２２及び図２３を参照すると、本発明に係る流体フィルターのための他の改善点が示されている。最初に図２２を参照すると、流体フィルターのためのキャニスター１６２が図示されており、例えばねじ回し等の平坦なブレードの器具を使用することにより流体フィルターの取り外しを可能にするための一対の傾斜突起部１６３及び１６４を備えて、構成され、配置されている。その傾斜方向及び隆起端部表面１６３ａ及び１６４ａは、流体フィルターの取り付けヘッド部へのねじ係合方向に基づいており、これらの突起部１６３及び１６４は、流体フィルターのヘッド部からの取り外しのため使用することができるだけであることを表している。

引き続いて図２２を参照すると、キャニスター１６２の外側表面１６５は、互いに間隔を隔てた一連のリブ１６６を備えており、これらのリブは、取り付けヘッド部への設置及び該ヘッド部からの取り外しのためキャニスターのより良好な（手動での）把持を可能にするため提供されている。加えて、各々のリブ１６６は、フィルターレンチのクランプフィンガーを受け入れるための回り止め１６７を備えている。これらの回り止め１６７は、フィルターレンチを使用するとき、より容易な設置及び取り外し処理を促進する。これらの回り止め１６７は、フィルターレンチを使用するとき、より容易な設置及び取り外し手続きを容易にする。

ここで、図２３の分解図を参照すると、流体フィルターのキャニスター１７０が歯付ポスト１７２で構成、配置された閉鎖ベース部１７１を備えるものとして示されている。各々の歯１７５は、ラチェットとして機能することができるように僅かな湾曲を有する。流体フィルターのための取り外しオプションを制限し、権限の無い団体による容易な流体フィルターの取り外しを排除することができることが望まれる場合は何時でも、歯付ポスト１７２を使用することができる。

歯付ポスト１７２を使用することにより流体フィルターを取り外すため、独自の一方向ラチェット式六角ナット１７３を使用しなければならない。このナット１７３は、その内部に、一対の両方向タブ１７４（一方が図示され、他方は約１８０度離れている）を備えている。各々のタブ１７４は、六角ナットの対応する平坦側に対して僅かな角度又はテーパー（垂直ではない）を有する。この態様では、各々のタブは、ポスト１７２上でラチェットモード（一方向）で機能するように構成、配置されている。ポスト１７２上の歯１７５及び２つのタブ１７４の形状は、ナット１７３が一方向性を有し、この特徴を使用するときユーザーが燃料フィルターを取り外すことだけを可能にすることを意味している。

ここで、図２及び図２５を参照すると、代替の端部プレート１８０が示されている。端部プレート１８０は、上側径方向フランジ１８１と、共軸スリーブ１８４と、中央管１８３と、を備えている。端部プレート１８０を備えるこれらの３つの部分は、一体構成部品としてプラスチックから鋳造されるのが好ましいが、端部プレート１８０は、図２４の実施例を形成するため一緒に一体連結された複数の別々の構成部品から製作することもできる。

図１乃至２３に開示され、説明された様々な流体フィルターの改善及び強化特徴は、フィルター媒体の設計及び構成に特に焦点を当てているわけではない。しかし、本発明の目的を実現するための適切なフィルター媒体は、様々な形状を呈することができ、多数の適切な材料のうち任意の一つを使用して製作することができることを理解するべきである。図２５に示されるように、略円柱フィルター媒体の構造的な実物の一つは、高い圧力差に起因した崩壊を防止するためフィルター媒体の内部を支持することが望ましい。このリスクは、フィルター媒体が詰まり始め、圧力差がよりいっそう大きくなるときに、更に大きくなる。この特定の問題に取り組むため、本明細書で略開示された形式の流体フィルター設計は、少なくとも部分的な経路がフィルター媒体の中空内部へと延在するところの中央管を備えている。中央管は、フィルター媒体を通過した後の流体のための出口流れ経路を提供するとともに所望の支持を提供するように設計されている。

特に図２４及び図２５を参照して示された本発明によれば、端部プレート１８０の設計は、中央管１８３を一体構成体へと統合化し、それにより図２５に示されるように該中央管がスリーブ１８２と同心であるようにしている。中央管１８３は、２つの環状リング部１８４と、渦巻き又は螺旋状の形状を有する複数の接続リンク１８５と、を備えている。中央管１８３の画定された内部は、それらの側部がナットプレートスリーブ７６（又は７６ａ〜７６ｄ）及びねじ形成ボアを介して出口へと流体の自由流れを可能にするように開放されている。端部プレート１８０の中央管部のための他の構造的形状は、それらが略円柱形状を有し、一定体積の流体を取り扱うため十分な流れ面積を有する限り、受容可能である。

図２４では、上側径方向フランジ１８１は、数、サイズ及び間隔において端部プレート７０のリブ７１に類似した一連の径方向外側に延在するリブ１８６を備えている。端部プレート７０と端部プレート１８０との間の形態又は機能における唯一の相違は、端部プレート１８０が支柱７２と比べられるような支柱を備えておらず、端部プレート１８０が中央管１８３を備えているということである。上側径方向フランジ１８１から支柱を無くしたことに関して、図２５は変形したナットプレート１８７（図２６参照）を備え、それが支柱を備えるナットプレート１８７であるということが記載されるべきである。図２５及び図２６を参照すると、流体フィルターアッセンブリ１８８は、図２６のナットプレート設計を備え、ナットプレート１８７はナットプレート２２又はナットプレート７５に略同一であるか、又は、支柱１８９を例外として、図１３Ａ乃至図１３Ｄのスリーブスタイルの任意のものを備えたナットプレートと略同一であるということが理解されよう。図２５を参照したとき、端部プレートの一部であった支柱、例えば支柱７２は、変形ナットプレート１８７の一体部品であり、支柱１８９として示されている。支柱７２の間隔機能は、図２５の流体フィルター構成では支柱１８９によって実行される。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に示され、説明されたが、本発明を、図示されたものとして、文字通りに限定するものではない。好ましい実施例のみが示され、説明されたものと理解されるべきであり、本発明の精神に含まれる全ての変更及び変形が保護されるべきである。

図１は、本発明の一実施例に係る流体フィルターの斜視図である。 図２は、図１の流体フィルターの、全体断面における前面図である。 図３は、図１の流体フィルターの一部分を備えるキャニスターの、全体断面における前面図である。 図４は、図１の流体フィルターの一部分を備えるナットプレートの、全体断面における前面図である。 図５は、本発明に係る、図４のナットプレートの頂部平面図である。 図６は、流れ開口部を詳しく説明するための図５のナットプレートの一部分の頂部拡大平面図である。 図７は、環状クラッシュリブを詳しく説明するための図４の一部分の、全体断面における部分前面図である。 図８は、図７の一部として用いられているものに類似した、複数のクラッシュリブを示す、代替のナットプレート設計の、全体断面における部分前面図である。 図９は、本発明に係る流体フィルターの一部分を備える頂部端部プレートの斜視図である。 図１０は、図９の頂部端部プレートを組み込んだ流体フィルターの部分前面図である。 図１１は、本発明に係る改善特徴を備える、アンチドレーン戻りバルブ及びバイパスバルブの組み合わせの斜視図である。 図１２は、図１１のバルブの、全断面における、斜視図である。 図１３は、図１１のバルブと協働するための、本発明に係るローブドスリーブを備えるナットプレートの底部斜視図である。 図１３Ａは、本発明に係る代替ナットプレートスリーブ構成の、全横断面における頂部平面図である。 図１３Ｂは、本発明に係る代替ナットプレートスリーブ構成の、全横断面における頂部平面図である。 図１３Ｃは、本発明に係る代替ナットプレートスリーブ構成の、全横断面における頂部平面図である。 図１３Ｄは、本発明に係る代替ナットプレートスリーブ構成の、全横断面における頂部平面図である。 図１４は、本発明に係る端部プレート及びナットプレートの間に直接的シール部を組み込んだ流体フィルターの、全体断面における、部分前面図である。 図１５は、本発明に係る別の改善特徴を提供する流体フィルター及びナットプレートの組み合わせの分解図である。 図１６は、本発明に係る流体フィルターの破断した部分分解斜視図である。 図１７は、図１６の流体フィルターの斜視図である。 図１８は、本発明に係る流体フィルターの、部分断面における斜視図である。 図１９は、図１８の流体フィルターの斜視図である。 図２０は、本発明に係る、改善されたナットプレートエッジ形状及びシールアッセンブリを示す、全断面における、部分前面図である。 図２１は、本発明に係る改善された流体フィルターの部分前面図である。 図２２は、本発明に係る更に改善された流体フィルターを提供する流体フィルターキャニスターの部分斜視図である。 図２３は、本発明に係る更に改善された流体フィルターを提供する流体フィルターキャニスターの部分斜視図である。 図２４は、本発明の別の実施例に係る流体フィルター端部プレートの斜視図である。 図２５は、図２４の端部プレートを組み込んだ流体フィルターの、全断面における、前面図である。 図２６は、本発明の別の実施例に係る代替ナットプレートの斜視図である。

Claims (10)

1. 流体案内ヘッド部に取り付けるように構成、配置された流体フィルターであって、
   閉鎖ベース部と、中空空洞部を画定する側壁と、を有するハウジングと、
   開放された内部を画定し、前記中空空洞部内に配置されたフィルター媒体と、
   前記ハウジングに連結され、前記フィルター媒体を覆うように構成、配置されたナットプレートであって、該ナットプレートは、複数の入口流れ開口部を画定すると共に前記開放された内部へと延在し、出口流れ導管を提供するスリーブを備える、前記ナットプレートと、
   前記フィルター媒体に連結され、フランジ部とスリーブ部とを備える、端部プレートと、
   前記端部プレートの前記フランジ部及び前記複数の入口流れ開口部の間に配置された第１の部分と、前記端部プレートの前記スリーブ部及び前記ナットプレートのスリーブの間に配置された第２の部分とを有する、エラストマー製の流れ制御バルブと、
   を備え、
   前記第１の部分は、アンチドレーン戻り能力を提供し、前記ナットプレートのスリーブと協働する前記第２の部分は、フィルター媒体のバイパス能力を提供する、流体フィルター。
2. 前記ハウジングの閉鎖ベース部は、前記流体フィルターの前記流体案内ヘッド部からの取り外しを容易にするためブレード状器具と協働するための当接傾斜部を備えて構成され、配置されている、請求項１に記載の流体フィルター。
3. 前記ハウジングは、前記流体フィルターの前記流体案内ヘッド部からの取り外しを容易にするため複数の把持リブを備えて構成され、配置されている、請求項１に記載の流体フィルター。
4. 前記ハウジングは、前記流体フィルターの前記流体案内ヘッド部からの取り外しを容易にするためフィルター取り外しレンチと協働するための環状凹部を備えて構成され、配置されている、請求項１に記載の流体フィルター。
5. 前記ハウジングの閉鎖ベース部は、前記流体フィルターの前記流体案内ヘッド部からの取り外しを容易にするためラチェットナットと協働するためのラチェット歯ポストを備えて構成され、配置されている、請求項１に記載の流体フィルター。
6. 各々の入口流れ開口部は、涙形状の周辺エッジを有する、請求項１に記載の流体フィルター。
7. 前記流体フィルターは、面シール部を備え、前記ナットプレートは、内側環状リッジ及び外側環状リッジを備えて構成、配置された上側周辺エッジを備え、
   前記面シール部は、前記内側環状リッジ及び外側環状リッジの間に配置され、
   前記外側環状リッジは、前記流体案内ヘッド部に対する当接停止部として機能するため、前記内側環状リッジよりも軸方向に高い位置にある、請求項１に記載の流体フィルター。
8. 前記端部プレートのフランジ部は、複数の流れリブを備えている、請求項１に記載の流体フィルター。
9. 前記端部プレートの前記フランジ部は、複数の支柱を備えている、請求項１に記載の流体フィルター。
10. 前記ナットプレートのスリーブは、葉状スリーブである、請求項１に記載の流体フィルター。