JP2009536088A - ろ過された側の流路に逆止弁を備えた液体フィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は内燃機関用の液体フィルタに関する。この液体フィルタは、ハウジングと、そのハウジングを閉鎖し得る取り外し可能なカバーと、液体が通過し得るフィルタ領域を含む交換可能なフィルタインサートと、未ろ過側およびろ過された側の液体用の流路であり、フィルタ領域によって互いに分離される液体用流路と、内燃機関の運転時に生起する圧力条件によってフィルタを通過する流れを可能にする逆止弁とを含む。内燃機関の停止時には、液体の流路が遮断され、ハウジング内の液体がハウジングに予め保持される。逆止弁は、液体フィルタの流路のろ過された側に配置される。

Description

本発明は請求項１のプリアンブル部分（所謂おいて部分）に係る液体フィルタに関するものである。

このような液体フィルタはオイルフィルタとして当該技術分野で知られている。これらは、また、内燃機関の分野における燃料フィルタまたはクーラントフィルタとしても用いることができる。それぞれの液体は、通常、オイルポンプ、燃料ポンプまたは水ポンプによってループに送り込まれ、内燃機関の非作動時には、当該液体ポンプも通常停止される。特に、そのポンプが内燃機関によって機械的に駆動される場合はそうである。逆止弁は、液体ポンプが停止された時に、液体が、例えば重力によって、例えばオイルフィルタの場合、フィルタハウジングから流出して内燃機関のクランクケースに逆流しないようにする。正確に言えば、内燃機関の停止時にもフィルタハウジング内に液体を保持し、その結果、内燃機関の再始動時に、液体ポンプが、最初にフィルタ内部の容積を充満する必要がなく、液体を導く流路を可及的速やかに充満することができる。従って、例えば潤滑油ループの場合には、この逆止弁によって、潤滑点のドライ運転が防止されるかあるいは可能最短時間に抑えられる。

この場合、相対的に小さいろ過された液体の容積に比べて、比較して大きいフィルタの未ろ過側の液体の容積が問題である。従って、逆止弁は、フィルタの未ろ過側に設けられ、それによって、内燃機関または液体ポンプの非作動時に、すなわち逆止弁が閉位置にある時に、未ろ過液体をフィルタ内に確実に保持する。

本発明の課題は、従来型の一般的な液体フィルタをできるだけ簡易に装着し得るように改良すること、かつまた、空間的な寸法制限のためにそれに対応する小型のフィルタの場合においても、液体フィルタへの逆止弁の問題なき取り付けを実現し得るように改良することにある。

この課題は、請求項１の要素を有する液体フィルタによって実現される。

換言すれば、本発明は、逆止弁をフィルタの未ろ過側に配置するのではなく、すなわち液体の逆流を防止しなければならない位置に配置するのではなく、意外なことに、逆止弁をろ過された側の流路に配置することを提案する。この技術の新規性は、逆止弁によって、例えば空気流入の形の圧力補償がフィルタ内部に対して生じないようなろ過された側の流路の緊密なシールを実現できる、という考え方から発している。しかし、このような圧力補償が、フィルタ内部からの液体の流出、例えばオイルフィルタの場合には内燃機関のクランクケースへの逆流をもたらす前提条件であろう。

逆止弁をろ過された側の流路に取り付けることまたは配置することはいくつかの利点を有する。すなわち、一方では、フィルタの構成に中心のろ過オイル流出口が設けられる場合、この中心配置されるろ過オイル流出口に逆止弁を問題なく装着できるので、基本的に、側方に導かれる流路の場合よりも、この組立体部分へのアクセスが容易であり、かつ問題が少ない。これは、特に、その直径に厳しく制限された設計要件が課せられる特に小型のフィルタに当てはまる。このようなフィルタの場合には、場合によっては、これが、逆止弁を実現する唯一の方法であろう。それは、本提案によって、逆止弁をフィルタの中心軸に配置することが可能になるからである。

フィルタの軸方向においては、メンテナンス目的のためだけにでも、フィルタハウジングのカバー部分にアクセスしなければならないので、狭隘な組み込み条件の場合でも、フィルタの軸方向には通常十分な空間がある。すなわち、いずれにしろ、カバー部分およびフィルタインサートの取り外しが通常のメンテナンス作業の範囲内において計画されるので、軸方向におけるフィルタへのこのアクセスが空間的に困難であるということはない。その結果、この場合、逆止弁の装着によってフィルタの高さを軸方向に僅かに増大しなければならないとしても、逆止弁を設けることが問題なく可能になるのである。これに対して、半径方向においては、付加的な構成要素の配置は、著しく複雑であり、不可能にさえなる可能性がある。

未ろ過側の流路がろ過された側の流路よりも測地的に高い位置でハウジングに結合しているとしても、未ろ過側の流路よりも低い位置に配置される逆止弁で、相応の緊密なシール性を有する逆止弁によって、前述の圧力の補償を不可能にすること、従って、液体がフィルタから流出しないことを確実に実現できる。

さらに、逆止弁をフィルタのろ過された側に配置することは、技術者に、フィルタ開発時に著しく高い自由度を与えることになる。すなわち、例えば、逆止弁を、例えば車体製造者またはエンジン製造者が前製造するフィルタ保持器またはベース構造の中に挿入される予定の予備組立て体ユニットの中に配置することが比較的簡単に可能になる。フィルタ製造者がその独自のフィルタハウジングを提供すると、それを、例えば内燃機関のクランクケースに取り付ける組立て現場が必要になるが、フィルタ製造者がその独自のフィルタハウジングを提供しなければならない代わりに、フィルタのベース構造を、そのクランクケースの中に空間節約する形で組み込み成形することができる。しかし、このような場合、フィルタのベース構造における半径方向流路へのアクセス性は複雑であり、従って、逆止弁をそこに配置することは不可能であるかあるいはきわめて難しいであろう。また、かかる用途の場合には、逆止弁を、車体製造者またはエンジン製造者が組み立てなければならないであろう。これに対して、本提案によれば、逆止弁の偏心配置または半径方向の配置が不可能であるような厳しい空間条件の場合においても、逆止弁をフィルタのベース構造の領域に容易に配置できる。

液体フィルタの本提案による実施形態によって、特に小型の構造寸法を有するフィルタもその実現が可能になる。このようなフィルタは、例えば、逆止弁を含めて８０ｍｍより明白に小さい直径、例えば約６０ｍｍのハウジング直径を有するフィルタである。

いずれにしてもフィルタインサートの組み込み空間は設けなければならないので、逆止弁を、例えば、フィルタインサートの内部に有利に設けることができる。フィルタインサートの通過流れが外側から内側への半径方向流れである場合には、ろ過された液体用の内部排出ラインが設けられ、さらに、この通過流れの方向に対して、いわゆる内部ドーム、すなわち、運転中に支配する圧力および温度条件の下でのフィルタ面の崩落を防止する補強要素が、いずれにしてもフィルタインサート内に設けられる。従って、例えば、この内部ドームが逆止弁をも支持できる。

本提案の枠内においては、前述の内部ドームと、フィルタ面の支持要素として内部ドームに代替して設けることができるいわゆる支持ドームとは区別される。この支持ドームは、それがフィルタインサートの一部分ではなく、従って、フィルタ交換の際に取り換えなければならない要素の数と材料量とが最少に維持される、という点で、前述の内部ドームと異なっている。この節減は、共に、環境保護の面からも経済的にも有利である。

支持ドームが設けられると、この支持ドームが逆止弁を有利に支持できる。その場合、支持ドームは、例えばフィルタのハウジングに固定可能であり、必要な場合には、ネジ、クリップまたは類似の手段によって、ハウジングに取り外し可能に固定できる。

代わりの方式として、支持ドームをフィルタのカバーに設けることが可能であり、支持ドームをフィルタのカバーまたはハウジングのいずれに設けるかには関係なく、支持ドーム用の取り外し可能な固定具またはブラケットを、ハウジングまたはカバーに設けることができる。あるいは、支持ドームを、カバーまたはハウジングの一体的な構成要素として、すなわち同じ材料から、構成または成形することができる。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいてさらに詳しく説明する。

本発明の第１実施形態を、組立て、運転およびメンテナンスに関する１つの状況において示す。 図１の実施形態を別の状況において示す。 図１の実施形態をさらに別の状況において示す。 図１の実施形態をさらに別の状況において示す。 図１の実施形態をさらに別の状況において示す。 逆止弁がフィルタ内に種々の態様で配置される１つの実施形態を示す。 逆止弁がフィルタ内に別の態様で配置される実施形態を示す。 逆止弁がフィルタ内にさらに別の態様で配置される実施形態を示す。 逆止弁がフィルタ内にさらに別の態様で配置される実施形態を示す。

図面においては、同じ構成要素または相等の構成要素は、それが異なる実施形態において異なる形に構成されていても、同じ参照数字で指示している。参照符号１は、常に、オイルフィルタとして構成される液体フィルタ全体を示す。オイルフィルタ１は、カバー３によって閉鎖できるハウジング２を有しており、カバー３は、周知の方式でハウジング２にねじ込まれ、円周ガスケット４によってハウジング２に対してシールされる。

フィルタインサート５は、ひだ付きペーパフィルタエレメントの形のフィルタ面６と、嵌め込みフックまたはつめ８を具備する上端プレート７とを備えている。この嵌め込みフックまたはつめ８は、カバー側の嵌め込みフックまたはつめ９と協動して、フィルタインサート５を、この嵌め込み結合またはクリップ結合によってカバー３に取り外し可能に保持する。

フィルタインサート５は、さらに、下端プレート１０と、フィルタ面６が取り囲む内側の内部ドーム１１とを有する。

その下端に逆止弁１４を備えたろ過オイル管１２は、フィルタインサート５の下端プレート１０と嵌め込み係合している。ろ過オイル管１２の機能については以下において詳しく述べる。

ハウジング２は、より大きなベース構造部品または支持構造部品の一部として形成される。未ろ過オイル用の流入流路１５と、ろ過オイル用の流出流路１６と、メンテナンス作業中にハウジング２を空にできるドレイン流路１７とが、ベース構造部品の中に設けられる。

図１は、フィルタインサート５、種々のガスケットおよび弁のようなフィルタの機能要素が、カバー３と共に、一緒に結合される部品の１つのモジュールを形成し、その結果、このモジュール全体を単一のユニットとして取り扱うことが可能になり、ハウジング２の中に差し込むことができることを示している。従って、ハウジング２は、より大きなベース構造モジュールの一部として内燃機関の製造者が製造できる。フィルタ１の機能的能力を完備するために、フィルタ製造者が供給する完備モジュールをベース構造に差し込む前に、エンジンの製造者がフィルタの機能要素をベース構造に組み込む必要はない。

図２は、組み立てられた状態、すなわち内燃機関停止時にベース構造に差し込まれた状態におけるフィルタ１を示す。ガスケット４がカバー３をハウジング２に対してシールし、ガスケット１８が、液体がフィルタ１の内側からろ過オイル管１２に沿ってドレインライン１７に流れるのを防止する。スプリング１９が、一方ではハウジング２またはベース構造に当接し、もう一方ではろ過オイル管１２の周囲フランジ２０に当接しているが、このスプリング１９は、この組み込み状態においては圧縮されている。逆止弁１４は閉止している。このため、可動の弁体２１がろ過オイル管１２の下部開口に緊密に当接している。すなわち、弁体２１はスプリング２２によってろ過オイル管１２に押し付けられる。内燃機関作動時には、オイルはフィルタ１を通って流れ、内燃機関が停止すると、オイルは、一方ではガスケット１８のためにフィルタの内部からドレインライン１７には流れず、他方では、フィルタ面６の半径方向に内側の内部ドーム１１の内部、あるいはろ過オイル管１２内に存在するろ過オイルは、逆止弁１４が閉止されているので、フィルタ１から流出しない。さらに、フィルタ面６の折り込みひだ部またはフィルタインサート５の半径方向の外側に存在する未ろ過オイルも、流入流路１５を通ってフィルタ１から流出しない。その理由は、この流出が生じるには、フィルタ内部における圧力の補償が必要であるからである。しかし、逆止弁１４が緊密にシールされているので、このような圧力の補償は存在しない。

図３は、内燃機関が作動している場合のフィルタ１を示す。個々の構成部品の基本的な構成は図２と同等であるが、ただ、逆止弁がオイルの圧力によって開いている。すなわち、弁体２１がスプリング２２の力に抗して押し下げられ、それによって、ろ過オイル管１２と流出ポート１６との間の流れの連結が開放されている。

図４は、メンテナンス作業中のフィルタ１を示す。カバー３のネジがハウジング２から部分的に弛められている。一方ではカバー３のネジおよび他方ではハウジング２のネジは、なお相互に係合しているが、カバー３およびハウジング２の間のガスケット４はもはや気密ではなく、空気はハウジング２の中に流入し得る。カバーのネジの動きによって、ろ過オイル管１２が、図２および３に見られる運転位置に対してメンテナンス位置に持ち上げられている。このメンテナンス位置において、ろ過オイル管１２のいくつかの嵌め込みフックまたつめ２３が、ハウジング２またはベース構造の凹部または戻り止め突起に突き当たり、それによって、ろ過オイル管１２が図４の位置からさらに上方に動くのが防止される。ろ過オイル管１２が持ち上げられた図４の位置はスプリング１９によって支持され、従って、ろ過オイル管１２はその持ち上げられた位置に保持される。この持ち上げられた位置においては、ガスケット１８は、もはやろ過オイル管１２およびハウジング２の間の気密シールを形成しないので、フィルタハウジング内に存在するオイルは、ガスケット１８に沿ってドレインライン１７に流入することができ、これによって、フィルタインサート５をフィルタ１からオイルの滴りを最少にして取り外すことができる。

図５は、さらに進行したメンテナンス作業の段階を示す。上記のように、ろ過オイル管１２は、つめ２３およびスプリング１９によってその持ち上げられた位置に保持される。カバー３をフィルタインサート５と一緒にさらに上方に持ち上げると、ろ過オイル管１２とフィルタインサート５の下端プレート１０との間の嵌め込み結合が解放され、それによって、ろ過オイル管１２はフィルタ１のハウジング内に残ったまま、フィルタインサート５はカバーと一緒に取り外すことができる。ろ過オイル管１２と下端プレート１０との間の嵌め込み結合の構造は相対的に弱い。この嵌め込み結合は、フィルタ１の初期組立てにおいてのみ、図１に示す機能モジュールをフィルタハウジング２に差し込む目的、すなわち、フィルタのすべての機能要素を、単一のモジュールとして取り扱うことができる１つのモジュールに組み合わせる目的に役立つ。ろ過オイル管１２と下端プレート１０との間の把持または嵌め込み機構に比べて、上端プレート７およびカバー３の間の嵌め込みフック８および９による把持または嵌め込み機構は遥かに強く構成されるので、フィルタインサート５は、カバー３がハウジング２から取り外される時に、カバー３に取り付けられたまま確実に残っている。カバー３は、その下部の開放端に向かって、円錐状に半径方向の外側に拡がる内部空間を有する。これによって、フィルタインサート５を傾けることが可能になる。これは、カバー３をしっかり保持しながら、フィルタインサート５を、ある面に対して、例えばごみ入れ缶の壁面に対して斜めに押し付けることによって、嵌め込みフック８および９の間の嵌め込み力または把持力より大きな力を掛けた場合、フィルタインサート５をカバー３から解放し得ることを意味している。これによって、汚損したフィルタインサート５を手で取り扱う必要なく、フィルタインサート５を取り外すことが可能になる。

図１〜５に示す実施形態においては、フィルタインサート５はその構成要素の１つとしての内部ドーム１１を有している。代替方式として、通常のフィルタインサート５から分離されたいわゆる支持ドーム２４をフィルタ面６の支持用として設けることができる。これは図６〜９に示されており、類似の実施形態において当該技術分野で知られている。

支持ドーム２４の構成は、例えば、図６、８および９に示すようにハウジング２に、あるいは図７に示すようにカバー３に、脱落しないように（ｃａｐｔｉｖｅｌｙ）固定する方式のものとすることができる。

図６は、支持ドーム２４を、嵌め込みフックまたはつめ２３によってハウジング２に脱落しないように拘束し得るが、ハウジング２内において長さ方向には可動に支持し得ることを示している。さらに、図６は、支持ドーム２４の上部領域におけるフィルタバイパス弁２７を示している。この場合、フィルタバイパス弁２７の可動弁体は、フィルタインサート５の上端プレート７が形成する弁座に当接している。フィルタバイパス弁２７は、潤滑油の一種の非常時供給を保証し、例えばオイルが低温で粘度が高い場合またはフィルタ面６が非常に汚れている場合に、フィルタ面６を通過して流れるオイル量が不十分になると開く。

図７は、支持ドーム２４をカバー３に固定でき、従ってハウジング２に対して動かし得ること、すなわちカバー３を取り外すと支持ドーム２４も取り外し可能であることを示す。

図８および９は、支持ドーム２４を、ネジ結合２５によってハウジング２にネジ締結することにより、ハウジング２の特定位置に固定し得ることを示す。

支持ドーム２４は、例えば図８および９に示す実施形態のように取り外し可能に固定することができる。この場合、支持ドーム２４を、ハウジングからネジを弛めて外すことができるか、あるいは、一体部品として、他の構成要素、すなわち例えばハウジング２またはカバー３と一緒に同じ材料から製造することができる。

支持ドーム２４は、例えば、図１〜５のフィルタインサート５と同様に、支持ドームをろ過オイル管１２に結合することによってハウジング２に固定するか、あるいは、支持ドームおよびろ過オイル管を形成する単一の構成部品として構成することができる。

図８および９は、ろ過オイル管１２を別個の構成部品として構成する必要は必ずしもなく、ハウジング２によって形成することも可能であることを示す。さらに、他の実施形態とは対照的に、図９は、逆止弁１４の弁体２１も、他の実施形態の場合のように別個の構成部品に含まれなければならないものではなく、むしろスプリング２２を介してハウジング２に支持し得ることを示している。この場合、ろ過オイル管１２の中に成形部品２６が圧入される。この成形部品２６は弁座を形成し、それに対して弁体２１がスプリング２２の圧力によって押し付けられる。

図７および８は、逆止弁１４を、図１〜６の実施形態の場合よりもフィルタインサート５に大幅に近づけて配置する場合を示す。図には示されていない追加的な代替方式として、逆止弁１４をさらに上方に配置すること、すなわちそれをフィルタインサート５の内部に配置することも可能である。

さらに、図示の実施形態から逸れるものとして、逆止弁１４を、フィルタハウジングに取り付けられる支持ドームによって支持するのではなく、同等のいわゆる内部ドーム、但しフィルタインサートの一部として構成される内部ドームで、ハウジングに取り付けられる支持ドームと同様にフィルタ面６を支持する機能を果たす内部ドームによって支持するような構成も可能である。例えば、図７および８に示す相対的に短い支持ドーム２４を、それらが内部ドームとして構成されるように、すなわち当該フィルタインサート５の一部として構成されるように変更することができるであろう。

場合によっては、また、それらを図７および８に示すものよりもさらに短くして、逆止弁１４をフィルタインサート５の内部に配置するという前述の代替方式を実現すること、それによって、小型の取り換え可能なユニットを創出することが可能であろう。

図示の実施形態においては、支持ドーム２４は常に別個の構成部品として示されている。しかし、この図示の実施形態から逸れるものとして、ハウジングと一緒に製造される支持ドーム、例えば、単一の構成要素として鋳造品の形で製造される支持ドームが可能である。また、代わりの方式として、同様に図示の実施形態から逸れる支持ドームを、カバーと一緒に単一の構成部品として製造できる。

Claims (17)

1. 内燃機関用の液体フィルタ（１）であって、
   ハウジング（２）と、
   当該ハウジング（２）を閉鎖する取り外し可能なカバー（３）と、
   液体が通過し得るフィルタ面（６）を有する交換可能なフィルタインサート（５）と、
   前記フィルタ面（６）によって互いに分離された未ろ過側とろ過側の液体用通過流路と、
   内燃機関の作動時に支配する圧力条件の下で前記フィルタ（１）を通る通過流れを可能にする逆止弁（１４）であり、内燃機関の停止時には前記液体の流路を遮断して、予め前記ハウジング（２）内に存在していた液体を前記ハウジング（２）内に保持する逆止弁（１４）と、
   を備えた液体フィルタ（１）において、
   前記逆止弁（１４）が前記液体フィルタ（１）の前記ろ過側の流路に配置されていることを特徴とする液体フィルタ。
2. 前記未ろ過側の流路が、前記ろ過側の流路よりも測地学的に高めの位置で前記ハウジングに繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の液体フィルタ。
3. 前記カバー（３）が、前記フィルタインサート（５）、内部ドーム若しくは支持ドーム（２４）、および前記逆止弁（１４）と共に、単一のモジュールとして取り扱うことができる１つのモジュールを形成することを特徴とする請求項１または２に記載の液体フィルタ。
4. 前記フィルタ（１）のすべての機能的構成要素、例えば、前記フィルタインサート（５）、ガスケット（４、１８）、弁（１４）が、前記カバー（３）と共に、相互に結合される構成要素として構成され、単一のモジュールとして取り扱うことができる１つのモジュールを形成することを特徴とする請求項３に記載の液体フィルタ。
5. 前記逆止弁（１４）が、前記フィルタの縦軸の方向に延びる導管の中に配置されているることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
6. 前記ハウジング（２）が最大８０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
7. 前記逆止弁（１４）が、前記フィルタインサート（５）の内側に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
8. 前記逆止弁（１４）が、前記フィルタ面（６）を支持する内部ドーム（１１）によって担持され、前記内部ドーム（１１）は前記フィルタインサート（５）の一部を構成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
9. 前記逆止弁（１４）が、前記フィルタ面（６）を支持する支持ドームによって担持され、前記支持ドームは前記ハウジングに固定して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
10. 前記逆止弁（１４）が、前記液体フィルタ（１）の前記ハウジング（２）内に形成されている液体用流路の中に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の液体フィルタ。
11. 前記逆止弁（１４）が、前記液体フィルタ（１）のフランジ面に形成されている液体用流路の中に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の液体フィルタ。
12. 前記支持ドームが前記ハウジング（２）に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
13. 前記支持ドームが前記ハウジング（２）と一体的に構成されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
14. 前記逆止弁（１４）が、前記フィルタ面（６）を支持する支持ドームによって担持され、前記支持ドームは前記カバーに固定して配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体フィルタ。
15. 前記支持ドームが前記カバー（３）に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載の液体フィルタ。
16. 前記支持ドームが前記カバー（３）と一体的に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の液体フィルタ。
17. 前記支持ドーム若しくは前記内部ドーム（１１）が前記フィルタインサート（５）を越えて延びること、および、前記逆止弁（１４）が前記フィルタインサート（５）の外側に配置されていることを特徴とする請求項８〜１６のいずれか一項に記載の液体フィルタ。

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