JP2010024978A - エアクリーナのケース及びエアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、フィルタエレメントにシール部材を止着してシール部を形成したり、フィルタエレメントの外枠にリップ等のシール部を形成したりすることなく、ケース側に一体的にシール部が形成されたエアクリーナを提供することにある。
【解決手段】フィルタエレメント２を内蔵する合成樹脂製のケース１を、エンジンのスロットルバルブ側の第１ケース部３と外気導入側の第２ケース部４から構成した。そして、第１ケース部３の内壁に環状のシール部として環状凸部５を突設し、その環状凸部５がフィルタエレメント２の外周面２ａに密着するようにして、第１ケース部３とフィルタエレメント２との間を気密状態に区画するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、導入された外気を清浄な空気として内燃機関に供給するためのエアクリーナに関する。

従来のエアクリーナとしては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。図５及び図６に示すように、このエアクリーナにおいては、フィルタエレメント５０が本体ケース５２に収容されると共に、その外枠５１がカバー体５３によって位置決めされている。また、外枠５１にはシール用のリップ５１ａが一体に形成され、そのリップ５１ａは、外枠５１が図の下方に押し下げられた時、弾性変形して本体ケース５２に密着するようになっている。その密着により、外枠５１と本体ケース５２との間がシールされる。

また、特許文献２に開示されているエアクリーナにおいては、四角形のフィルタエレメントの一側の周縁に四角環状のシール部材が止着され、そのシール部材がエンジン側の第２エア室に形成された環状のシール壁に外接するようになっている。そうすることで、第２エア室とフィルタエレメント収容部及び外気側の第１エア室とを気密状態で区画するようになっている。
実開昭６３−１７１６５８号公報（［実用新案登録請求の範囲］を参照） 特開２００７−２８５１６１号公報（［要約］を参照）

特許文献１のエアクリーナにおいては、外枠５１に一体化されたリップ５１ａにより外枠５１と本体ケース５２との間がシールされるので、シール材を別途設ける必要がない。しかし、シール材としての柔軟性が不可欠なリップ５１ａのために、外枠５１を軟質塩化ビニール等の柔軟性の材料で形成しなければならない。従って、この外枠５１は、一般的に用いられる紙製又は不織布製の濾材とは材質が異なるため、リサイクル性や廃棄する際の分別ごみの問題が伴う。

また、特許文献２のエアクリーナにおいては、フィルタエレメントを紙製又は不織布製の濾材で形成し、更にその外枠を同材質の材料で形成することが選択肢に入っている。しかし、濾材に適した材料は、シール部材を接着材で止着することが必ずしも容易ではなく、一定の接着強度を得るための接着材の選定や接着工程管理に少なからぬ工数が費やされるという問題が内在している。

本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、フィルタエレメントにシール部材を止着してシール部を形成したり、フィルタエレメントの外枠にリップ等のシール部を形成したりすることなく、ケース側に一体的にシール部が形成されたエアクリーナを提供することにある。

上記問題を解決するために請求項１に記載のエアクリーナのケースの発明は、フィルタエレメントを内蔵するための合成樹脂製のエアクリーナのケースは、スロットルバルブ側の第１ケース部と外気導入側の第２ケース部から構成され、前記第１ケース部の内壁に環状のシール部が突設され、そのシール部が前記フィルタエレメントの外周面に密着することにより前記第１ケース部と前記フィルタエレメントとの間が気密状態に区画されることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、合成樹脂製のケースをスロットルバルブ側の第１ケース部と外気導入側の第２ケース部とから構成して、その第１ケース部の内壁に環状のシール部が突設されている。そして、そのシール部がケース内に配置されるフィルタエレメントの外周面に密着して、第１ケース部とフィルタエレメントとの間が気密状態に区画される。その密着状態は、シール部自体及びシール部周囲の弾性変形により実現されるので、例えばフィルタエレメントの材質が変わっても、その外周面の形状及び寸法が変わらなければ、密着状態は保たれる。また、フィルタエレメントにシールを接着する必要がないため、接着剤の選定や接着工程管理等の問題を回避できる。更に、第１ケース部と第２ケース部との連結部のシール性に拘らず、第１ケース部とフィルタエレメントとが気密状態に区画されるので、スロットルバルブ側にはフィルタエレメントで清浄にされた空気のみが供給されることになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエアクリーナのケースにおいて、前記第１ケース部は、硬質の合成樹脂で形成されると共に、その一部において前記シール部が軟質の合成樹脂で形成されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明によれば、第１ケース部は、硬質の合成樹脂で形成された部分で形状が保たれると共に、その一部に軟質の合成樹脂でシール部が形成され、その第１ケース部に一体化されたシール部は、フィルタエレメントの外周面に密着することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエアクリーナのケースにおいて、前記第１ケース部は、前記硬質の合成樹脂と軟質の合成樹脂が連結したパリソンによりブロー成形され、その軟質の合成樹脂のパリソンの部分で前記シール部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明によれば、第１ケース部はブロー成形され、しかも、いわゆる二色成形技術により成形されるものである。そして、硬質の合成樹脂と軟質の合成樹脂が連結したパリソンの軟質の合成樹脂の部分でシール部を成形するようにしているので、第１ケース部に一体的にシール部が形成されている。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のエアクリーナのケースにおいて、前記第１ケース部は、軟質の合成樹脂製のシール材がインサートされて前記シール部が形成されたシール材保持部と基体部とが結合されて形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明によれば、シール材が一体化されたシール材保持部と基体部とが結合されて第１ケース部が形成されている。そのため、シール材の材質については、シール材保持部にインサート成形できる範囲で、シール性の良好なものを自由に選択することができる。

請求項５に記載のエアクリーナの発明は、外壁が円筒状に形成され、濾材がハニカム構造に形成されたフィルタエレメントを、請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載のエアクリーナのケース内に内蔵したことを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明によれば、フィルタエレメントは、濾材がハニカム構造に形成され、しかも外壁が円筒状に形成されているので、環状のシール部が弾性変形しながら密着しても、形状を維持することができる十分な剛性を有している。

本発明によれば、フィルタエレメントにシール部材を接着する必要がなく、また、フィルタエレメントの外枠にシール用のリップを形成する必要がないので、接着剤の選定や接着工程管理等の問題を回避でき、しかも、フィルタエレメントを構成する材質の選択の自由度が高いエアクリーナを提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化したエアクリーナ及びそのケース１の実施形態を図１及び図２を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のケース１は、合成樹脂を用いて中空筒状にブロー成形された第１ケース部３と第２ケース部４との連結により形成され、その内部にフィルタエレメント２が内蔵されている。

第１ケース部３は、図示しないエンジンのスロットルバルブ側のダクトに連結する円筒状のダクト連結部３ｂと、そのダクト連結部３ｂに連なるテーパー部３ｄと、そのテーパー部３ｄに連なる大径部３ｅと、その大径部３ｅに連なる係合部３ｃとから構成されている。そして、テーパー部３ｄと大径部３ｅとの連結部には周方向の複数ヶ所（実施形態では４ヶ所）に位置決めリブ６が形成されている。その位置決めリブ６は、図２に示すように均等間隔で配置されると共に、第１ケース部３の中心軸方向に平行な略半円筒状部分６ｂと、中心軸方向に対して傾斜する面である斜面部６ａとから構成されている。

また、大径部３ｅと係合部３ｃとの間には、断面形状が略半円弧状の環状凸部５が形成され、その環状凸部５の頂部５ａと係合部３ｃとはテーパー面５ｂで連結されている。頂部５ａの内径は、フィルタエレメント２の外周面２ａの外径よりも小さいので、この頂部５ａがフィルタエレメント２の外周面２ａに密着する。そして、環状凸部５はシール部として第１ケース部３とフィルタエレメント２との間を気密状態に区画することができる。

図１（ａ）（ｂ）において、大径部３ｅの断面を示す部分に斜線で描かれている変更部３ａは、第１ケース部３をブロー成形する際のパリソンが、軟質の合成樹脂から同質の硬質の合成樹脂へと切り替わった部分である。この切替えはブロー成形技術における公知のいわゆる二色成形により行うことができる。従って、図１（ａ）において、環状凸部５を含む変更部３ａよりも右側の部分は軟質の合成樹脂で形成されている。なお、図１において変更部３ａを線状に表しているが、理解を容易にするために線状としたものであり、実際の軟質及び硬質の合成樹脂の変更部の状態とは異なる。

第１ケース部３及び第２ケース部４を形成する合成樹脂はＰＰ（ポリプロピレン）を用いている。なお、ＰＰに限らず他の合成樹脂を用いることができる。また、硬質の合成樹脂としては、軟質の合成樹脂と同材質又は相溶性がある材質であれば、適宜選択して用いることができる。

第２ケース部４は、ケース１の形状を保ち得る範囲の硬質の合成樹脂を用いてブロー成形され、ダクト連結部４ａと、そのダクト連結部４ａに連なるテーパー部４ｃと、そのテーパー部４ｃに連なる大径部４ｄとから構成されている。大径部４ｄにおけるテーパー部４ｃとは反対側の端部には係合受部４ｂが形成されている。係合受部４ｂの図１（ａ）における右側の大径部４ｄには周方向の複数ヶ所（実施形態では４ヶ所）に外方へ凸の係合凸部８が形成されている。

係合受部４ｂの上に重合された第１ケース部３側の係合部３ｃの外側に装着された結合帯状体９は、その係合孔９ａが係合凸部８により位置決めされると共に、そのテーパー部９ｂにおいて第１ケース部３のテーパー面５ｂを外側から位置決めしている。従って、第１ケース部３と第２ケース部４との連結状態が結合帯状体９により維持され、軟質のＰＰで形成された係合部３ｃを有する第１ケース部３が第２ケース部４から離脱しないようになっている。なお、結合帯状体９を係合部３ｃ及びテーパー面５ｂに当接させるだけでなく、結合帯状体９を係合部３ｃ及びテーパー面５ｂに接着して一体化するようにしてもよい。

第２ケース部４側のテーパー部４ｃと大径部４ｄとの間には位置決めリブ７が形成されている。この位置決めリブ７は、位置決めリブ６と略左右対称に形成され、斜面部６ａに対向する斜面部７ａを有する。斜面部６ａと斜面部７ａとは、図１（ａ）側面視がハ字状を成している。

ここで、本実施形態におけるフィルタエレメント２は、外周面２ａが円筒状に形成され、紙製の濾材によりハニカム構造に形成されている。
エアクリーナの組立は、先ず、第１ケース部３のダクト連結部３ｂとは反対側の開口部からフィルタエレメント２を挿入することから始める。その挿入は、フィルタエレメント２の端面２ｂの外縁部分が環状凸部５に当接して頂部５ａを弾性変形させた後、外周面２ａと頂部５ａとの摺動状態のまま、端面２ｂが位置決めリブ６の斜面部６ａに当接するまで行われる。

次に、第２ケース部４の係合受部４ｂを係合部３ｃの内側に嵌め合せて、位置決めリブ７の斜面部７ａがフィルタエレメント２の端面２ｃに当接するまで第２ケース部４を押し込む。

そして、結合帯状体９の係合孔９ａを第２ケース部４の係合凸部８に位置合わせして、係合受部４ｂに対して係合部３ｃが重合した外側から結合帯状体９を装着すれば、第１ケース部３と第２ケース部４とは連結状態に固定される。このとき、軟質のＰＰで形成されている係合部３ｃは、硬質のＰＰで形成されている係合受部４ｂと結合帯状体９との間で挟持されている。また、テーパー面５ｂは結合帯状体９のテーパー部９ｂにより位置決めされている。

本実施形態の結合帯状体９は、両端にボルト及びナット等で構成される結合部（図示せず）を有する公知の結合バンドと同様の構造をしているが、係合孔９ａを有する無端環状の帯状体とすることもできる。無端環状構造の結合帯状体９を用いる場合は、結合帯状体９を第１ケース部３の側から第２ケース部４の側へ移動させて、係合凸部８を結合帯状体９の内側に潜り込ませ、係合凸部８を係合孔９ａに嵌入させることになる。

上記のように組み立てられたケース１を用いれば、図１において、黒矢印で示すように吸引された外気がフィルタエレメント２により塵埃を除去されて清浄空気となり、白矢印で示すように図示しないスロットルバルブを経てエンジンに供給される。

従って、上記実施形態のエアクリーナ及びそのケース１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ＰＰ製のケース１をスロットルバルブ側の第１ケース部３と外気導入側の第２ケース部４との連結により形成した。そして、その第１ケース部３の内壁に環状のシール部として環状凸部５を突設した。そのため、その環状凸部５の頂部５ａがフィルタエレメント２の外周面２ａに密着して、第１ケース部３とフィルタエレメント２との間が気密状態に区画される。その密着状態は、環状凸部５自体及び環状凸部５周囲の弾性変形により維持されるので、第１ケース部３とフィルタエレメント２との間が気密状態に区画されるケース１を提供することができる。従って、第１ケース部３と第２ケース部４との連結部のシール性に拘らず、スロットルバルブ側にはフィルタエレメント２で清浄にされた空気のみを供給するケース１を提供できる。

（２）上記実施形態では、いわゆる二色成形技術を用いて、硬質のＰＰと軟質のＰＰとが連結したパリソンからブロー成形により第１ケース部３を成形した。そして、第１ケース部３の形状を維持する部分を硬質のＰＰにより形成し、環状凸部５、テーパー面５ｂ及び係合部３ｃを軟質のＰＰで形成した。従って、第１ケース部３に一体的に形成された環状凸部５がフィルタエレメント２の外周面２ａに密着することができるので、第１ケース部３とフィルタエレメント２とが気密状態に区画されるケース１を提供できる。しかも、フィルタエレメント２にシールを接着する必要がないため、接着剤の選定や接着工程管理等の問題を回避できる。

（３）上記実施形態では、外周面２ａが円筒状に形成され、紙製の濾材がハニカム構造に形成されたフィルタエレメント２を用いた。そのため第１ケース部３の環状凸部５が弾性変形しながら外周面２ａに密着しても、フィルタエレメント２は形状が維持されるので、第１ケース部３とフィルタエレメント２とが気密状態に区画されるエアクリーナを提供できる。

（４）上記実施形態では、シール部としての環状凸部５が第１ケース部３と一体であるため、部品点数を削減できる。
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態のケース１０を、第１実施形態と異なる部分を中心に図３及び図４を用いて説明する。

ケース１０の第１ケース部１１は、ダクト連結部３ｂと、そのダクト連結部３ｂに連なるテーパー部３ｄと、そのテーパー部３ｄに連なる大径部３ｅの一部とで構成される基体部１２と、大径部３ｅの一部となる環状のシール材保持部１３とが溶着部１９において結合している。基体部１２及びシール材保持部１３はＰＰの射出成形品である。シール材保持部１３には、シール部としての環状凸部１８がインサート成形され、溶着部１９と反対側の端部には外方へ向かってフランジ部１５が突設されている。環状凸部１８は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）の成形品であり、フィルタエレメント２の外周面２ａに密着するためのリップ部１８ａとシール材保持部１３に埋設される基部１８ｂとから構成されている。

そして、第１ケース部１１のテーパー部３ｄと大径部３ｅとの連結部には周方向の複数ヶ所（実施形態では８ヶ所）に位置決めリブ１２ａが形成されている。その位置決めリブ１２ａは、図４に示すように均等間隔で配置される板状体であり、テーパー部３ｄと反対側の端部が斜面部１２ｂとなっている。この斜面部１２ｂは後述する斜面部１４ｂに対応している。

ケース１０の第２ケース部１４は、ダクト連結部４ａと、そのダクト連結部４ａに連なるテーパー部４ｃと、そのテーパー部４ｃに連なる大径部４ｄとにより構成されるＰＰの射出成形品である。大径部４ｄの端縁には外方へ向かってフランジ部１６が突設され、テーパー部４ｃと大径部４ｄとの連結部には、周方向の複数ヶ所（実施形態では８ヶ所）に位置決めリブ１４ａが形成されている。その位置決めリブ１４ａは、位置決めリブ１２ａと略左右対称に形成され、斜面部１２ｂに対向する斜面部１４ｂを有している。斜面部１２ｂと斜面部１４ｂとは、図３（ａ）において側面視がハ字状を成している。これらの斜面部１２ｂ、１４ｂにフィルタエレメント２の外周面２ａ、２ｂの外周縁が当接されている。

なお、第１ケース部１１及び第２ケース部１４の形成にはＰＰを用いたが、ＰＰに限らず公知の合成樹脂の中から適宜選択して用いることができる。同様に、環状凸部１８をＥＰＤＭにより形成したが、ＥＰＤＭに限らず他の軟質の合成樹脂の中から適宜選択して用いることができる。

また、基体部１２とシール材保持部１３との溶着には、振動溶着、超音波溶着、加熱溶着等の公知の溶着技術の中から適宜選択した技術を用いることができる。
エアクリーナの組立において、第１ケース部１１にフィルタエレメント２を挿入する時、環状凸部１８のリップ部１８ａがスロットルバルブ側へ傾いてシール性が落ちることがないように、リップ部１８ａが第２ケース部１４側へ傾くようにする。そのため、図示しない環状の案内板を環状凸部１８に内嵌し、リップ部１８ａが第２ケース部１４側へ傾いた状態を維持した上で、その案内板の内側へフィルタエレメント２を挿入する。そして、フィルタエレメント２の端面２ｂが位置決めリブ１２ａの斜面部１２ｂに当接した後、案内板を引き抜く。

第１ケース部１１のフランジ部１５と第２ケース部１４のフランジ部１６とが閉合され、断面コ字状の結合帯状体１７がフランジ部１５及びフランジ部１６に外嵌されて、第１ケース部１１と第２ケース部１４とは連結状態に固定されている。

従って、この第２実施形態のケース１０においては、第１の実施形態のケース１における（４）の効果を除く（１）〜（３）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）上記実施形態では、基体部１２とシール材保持部１３とを溶着して第１ケース部１１を形成したが、そのシール材保持部１３を成形する際、ＥＰＤＭ製の環状凸部１８をインサートした。そのため、シール部としての環状凸部１８のリップ部１８ａがフィルタエレメント２の外周面２ａに密着することにより、第１ケース部１１とフィルタエレメント２とが気密状態に区画されるケース１０を提供できる。

（６）上記実施形態では、シール部として環状凸部１８をインサートしてシール材保持部１３を成形するようにした。そのため、環状凸部１８の材質を適宜選択して、フィルタエレメント２の剛性及び材質に対応するシール部を形成できるので、第１ケース部１１とフィルタエレメント２とが気密状態に区画されるケース１０を提供できる。

（変更例）
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１及び第２の実施形態では、外周面が円筒状に形成されたフィルタエレメント２を用い、そのフィルタエレメント２に対応してケース１及びケース１０を形成したが、フィルタエレメント２の外周面を円筒状にせずに例えば角筒状にしてもよい。その場合は、ケース１、１０も角筒状に対応するものにする。
・上記第１及び第２の実施形態では、フィルタエレメント２の濾材を紙製としたが、紙製に限らず不織布又は他の多孔質体としてもよい。
・上記第２の実施形態では、基体部１２とシール材保持部１３とを溶着して結合したが、成形型においてリップ部１８ａのアンダーカット処理をした上で、シール材保持部１３をインサートして第１ケース部１１を一体成形してもよい。
・上記第２の実施形態では、基体部１２とシール材保持部１３とを溶着したが、基体部１２及びシール材保持部１３の材質を容接着性の合成樹脂から選択した場合は、基体部１２とシール材保持部１３とを接着するようにしてもよい。

（ａ）は、本発明の第１実施形態のエアクリーナを模式的に示す、上半分が断面図、下半分が正面図、（ｂ）は（ａ）において円で囲んだ部分の拡大図。 図１（ａ）におけるＢＢ矢視の位置決めリブの配置等を示す断面図。 （ａ）は、本発明の第２実施形態のエアクリーナを模式的に示す、上半分が断面図、下半分が正面図、（ｂ）は（ａ）において円で囲んだ部分の拡大図。 図３（ａ）におけるＣＣ矢視の位置決めリブの配置等を示す断面図。 従来技術のエアクリーナを模式的に示す断面図。 図５におけるＡ部拡大図。

符号の説明

１，１０…ケース、２…フィルタエレメント、２ａ…外周面、３，１１…第１ケース部、４，１４…第２ケース部、１２…基体部、１３…シール材保持部。

Claims (5)

1. フィルタエレメントを内蔵するための合成樹脂製のエアクリーナのケースは、スロットルバルブ側の第１ケース部と外気導入側の第２ケース部から構成され、前記第１ケース部の内壁に環状のシール部が突設され、そのシール部が前記フィルタエレメントの外周面に密着することにより前記第１ケース部と前記フィルタエレメントとの間が気密状態に区画されることを特徴とするエアクリーナのケース。
2. 前記第１ケース部は、硬質の合成樹脂で形成されると共に、その一部において前記シール部が軟質の合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナのケース。
3. 前記第１ケース部は、前記硬質の合成樹脂と軟質の合成樹脂が連結したパリソンによりブロー成形され、その軟質の合成樹脂のパリソンの部分で前記シール部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエアクリーナのケース。
4. 前記第１ケース部は、軟質の合成樹脂製のシール材がインサートされて前記シール部が形成されたシール材保持部と基体部とが結合されて形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエアクリーナのケース。
5. 外壁が円筒状に形成され、濾材がハニカム構造に形成されたフィルタエレメントを、請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載のエアクリーナのケース内に内蔵したことを特徴とするエアクリーナ。

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