JP2012219703A - 車両用エアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータや電動コンプレッサーのような動力源を用いない簡素で小型な構成によりフィルタの清掃を自動的に行うことができる車両用エアクリーナを提供する。
【解決手段】サージタンク２８から導入する負圧によってエアシリンダ２１を作動させ、これにより、エア導入室１７に配置された清掃部材２５がフィルタ１６の表面に接触した状態でその表面上を移動するように構成する。この動作により、フィルタ１６の表面に堆積した塵埃が除去される。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両におけるエンジンの吸気路上に設けられる車両用エアクリーナに関するものである。

上記のようなエアクリーナは、濾過材が襞折りされてなるフィルタをハウジングの内部に収容して構成されており、エンジンの運転に伴い吸気管を通じてハウジング内に導入されるエアがフィルタを通過する。これにより、塵埃が濾過されたエアをエンジンに吸入させる。

ところで、フィルタには、エンジンが運転されるにつれてエアから濾過された塵埃が堆積され、この塵埃の堆積に伴ってフィルタの通気抵抗が高くなってエンジンの出力低下を招く。特に、車両が砂漠地帯等の多塵地域で使用される場合には、エア中に含まれる多量の砂塵によりフィルタの通気抵抗が急速に高くなり、エンジンの出力が急速に低下することとなる。そこで、フィルタは、例えば車両の走向距離を目安にして新品に交換される。

そこで、フィルタの通気抵抗の増大を抑制するため、フィルタに堆積した塵埃を除去し、通気抵抗を回復させようとする考案が提案されている。
例えば、特許文献１に開示されたエアクリーナの目詰まり防止装置においては、吸気管内の負圧が設定値を越えたときに、フィルタの外周面側の各襞折り頂部に、ハウジングの内側に支持されている打撃片が電動モータの駆動により連続的に衝突し、この衝突により、フィルタの外周面側に堆積している塵埃の一部がフィルタから脱落する。

また、特許文献２に開示されたエアクリーナにおいては、例えば車両の運転席でクリーニングスイッチが操作されたときに、環状に襞折りされているフィルタの内側面に向かって圧縮エアが吹き付けられ、これにより、フィルタの外周面側に堆積している塵埃の一部が除去される。圧縮エアは、例えば電動コンプレッサーにより供給される。また、フィルタの外周面側に接触した状態で配置されている回転ブラシが電動モータにより回転駆動される。これによっても、フィルタの外周面側に堆積している塵埃の一部が除去される。

実開昭５９−８４２５９号公報 実開昭６３−１２８２６４号公報

ところが、上記の各特許文献に記載の構成では、フィルタから塵埃を除去するために、電動モータや電動コンプレッサーといったエンジン以外の動力源を必要としている。このような構成では、電動モータ等の設置のためのスペースの確保が大きな問題となり、エンジンルームへの搭載が難しい。また、電動モータ等やその関連部材のために部品点数が多くなる。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、電動モータや電動コンプレッサーのような動力源を用いない簡素で小型な構成によりフィルタの清掃を自動的に行うことができる車両用エアクリーナを提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、フィルタをハウジング内に配置して、そのフィルタによりハウジング内にエア導入室とエア送出室とを区画形成した車両用エアクリーナであって、前記フィルタのエア導入室側の表面に接触した状態でその表面上を移動可能な清掃部材と、エンジンの駆動力を利用して前記清掃部材を移動させる作動手段とを備えたことを特徴とする。

従って、この発明においては、エンジンの駆動力を利用して移動される清掃部材がフィルタのエア導入室側の表面に接触した状態でその表面上を移動することにより、フィルタの表面上に堆積した塵埃が除去される。よって、従来構成とは異なり、電動モータや電動コンプレッサーを用いない簡単な構成の清掃装置により、車両搭載中のフィルタを自動的に清掃することができる。

前記の構成において、フィルタは襞折りされた形状であって、前記清掃部材は襞の列設方向に移動されることが好ましい。
前記の構成において、前記清掃部材は前記エア導入室に設けられることが好ましい。

前記の構成において、前記作動手段は、車両の負圧源から導入する負圧によって前記清掃部材を移動させることが好ましい。
前記の構成において、前記作動手段は、前記清掃部材を移動経路の一方向きに付勢する付勢部材と、車両の負圧源から負圧が導入される負圧室と、その負圧室を大気圧導入状態と負圧導入状態とに切り替える切替手段とを備え、導入された負圧によって前記付勢部材の付勢に抗して前記清掃部材を前記移動経路の他方向に移動させる移動部材とを備えることが好ましい。

前記の構成において、前記負圧室と前記負圧源との間にはエア通路を設け、そのエア通路には、負圧室に対する接続を、負圧源側又は大気開放側に切り換える三方弁が設けられていることが好ましい。

前記の構成において、前記清掃部材は、複数の突条を備え、この各突条をフィルタの濾過部に接触させるように構成されていることが好ましい。

この発明によれば、電動モータや電動コンプレッサーのような動力源を用いない簡素な構成によりエアクリーナの清掃を自動的に行うことができるという効果を発揮する。従って、スペース確保の問題を回避することが可能になり、車両への搭載を容易とすることができる。

第１実施形態のエアクリーナを示す縦断面図。 エアクリーナへの搭載状態を示す清掃装置の斜視図。 （ａ），（ｂ）は清掃部材の作動状態を示す縦断面図。 清掃装置の作動状態を示す縦断面図。 清掃装置の作動状態を示す縦断面図。 第２実施形態のエアクリーナを示す縦断面図。 図６におけるａ−ａ線断面図。

（第１実施形態）
次に、この発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、図示しないエンジンを備えた車両の吸気路上に設けられたエアクリーナ１０は、吸気口１１及び送気口１２を有するハウジング１３を備え、このハウジング１３は、吸気口１１が一体形成された下部ケース１４と、送気口１２が一体形成された上部ケース１５とにより構成されている。

ハウジング１３の内部には、吸気中の塵埃を除去するフィルタ１６が配置され、このフィルタ１６により、ハウジング１３の内部には、下部ケース１４側のエア導入室１７と、上部ケース１５側のエア送出室１８とが区画形成されている。下部ケース１４の底板の隅部に形成された取付孔３２には、ゴム等の弾性材よりなるダスト排出弁３３が取り付けられている。

フィルタ１６は、ハウジング１３内に支持される枠体１６ａの内側に、抄紙、不織布等の濾過材が襞折りされてなる濾過部１６ｂが固定された構成であり、枠体１６ａ上に設けられた周縁シール材１９が下部ケース１４と上部ケース１５との間に挟持されている。

図１及び図２に示すように、エアクリーナ１０には、車両における負圧源としての吸気路上のサージタンク２８から導入する負圧により自動的に作動する清掃装置２０が設けられている。

この清掃装置２０は、下部ケース１４の側面開口部に取着されたエアシリンダ２１を有している。このエアシリンダ２１は、ピストン２２のヘッド側に負圧室２６を区画するとともに、ピストン２２のロッド側が開口部を通じてエア導入室１７に連通する。ピストン２２のヘッドには、パッキン２３が装着されている。また、負圧室２６には、ピストン２２をエア導入室１７側へ付勢するコイルバネ２７が配設されている。ピストン２２には、エア導入室１７内に突出するロッド２４が取着されている。すなわち、ピストン２２には、負圧室２６内の圧力と、エア導入室１７内の圧力とが作用する。

図１に示すように、エアシリンダ２１の負圧室２６は、エア通路２９を介して前記サージタンク２８に接続されている。このエア通路２９上には、負圧室２６に対する接続を、サージタンク２８又は大気開放に切り換える電気切換式の三方弁３０が設けられている。この三方弁３０は、エンジンの電子制御装置３１に接続されており、予め設定されているプログラムに基づいて制御される。

ロッド２４の先端には、フィルタ１６の濾過部１６ｂの下側面、すなわち、エア導入室１７側の面に接触する清掃部材２５が支持されている。清掃部材２５は、ロッド２４の先端に固定された基部２５ａの上面に、複数の突条２５ｂを形成して構成されている。この清掃部材２５は、例えば合成樹脂により一体形成されている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、清掃部材２５は、その各突条２５ｂの列設方向を濾過部１６ｂの襞の列設方向に一致させた状態で配置されている。また、各突条２５ｂの間隔は、濾過部１６ｂの襞折り頂部の間隔とほぼ等しく設定されている。

そして、図４及び図５に示すように、清掃部材２５は、コイルバネ２７の付勢力によってロッド２４がエアシリンダ２１から突出されるときに、濾過部１６ｂの下面上を一方の周縁付近まで移動する。また、清掃部材２５は、コイルバネ２７が押し縮められてロッド２４がエアシリンダ２１内に没入されたときに、濾過部１６ｂの下面上を他方の周縁付近まで移動するようになっている。この実施形態では、移動部材としてのピストン２２、負圧室２６、付勢部材としてのコイルバネ２７及び、切替手段としての三方弁３０により作動手段が構成されている。

次に、上記のように構成されたエアクリーナの作用について説明する。
エンジンの運転が停止状態であり、サージタンク２８内に負圧が生成されていない状態では、図４に示すように、清掃装置２０のピストン２２はコイルバネ２７の付勢力によりエアシリンダ２１からエア導入室１７内に突出され、清掃部材２５はフィルタ１６の一方の周縁付近に位置している。このとき、三方弁３０は、エアシリンダ２１の負圧室２６がサージタンク２８と連通する状態に切り替えられている。

この状態からエンジンが運転されると、三方弁３０は、電子制御装置３１の制御によってエアシリンダ２１の負圧室２６とサージタンク２８とを連通する状態に維持される。従って、エンジンの運転に伴ってサージタンク２８内に負圧が生成されると、負圧室２６に導入された負圧とエア導入室１７の圧力との差圧により、コイルバネ２７の付勢力に抗してピストン２２が負圧室２６側へ移動される。このピストン２２の移動によってロッド２４がエア導入室１７からエアシリンダ２１内に引き込まれるとき、図３（ａ）に示すように、清掃部材２５は、その突条２５ｂが濾過部１６ｂの下側の襞折り頂部を叩打しながらその下面上をエアシリンダ２１側へ移動する。この叩打により、濾過部１６ｂのエア導入室１７側の表面上に堆積している塵埃が脱落してエア導入室１７の底面上に落下する。

エンジンの運転が停止されると、電子制御装置３１からの信号により三方弁３０が大気側に切り換えられ、負圧室２６とサージタンク２８との連通が遮断されて負圧室２６が大気に連通される。この結果、負圧室２６内に導入された大気圧とエア導入室１７の圧力との差圧がなくなり、コイルバネ２７の付勢力によりピストン２２がエアシリンダ２１の負圧室２６側からエア導入室１７側へ移動される。このピストン２２の移動によってロッド２４がエアシリンダ２１からエア導入室１７内に突出されるとき、図３（ｂ）に示すように、清掃部材２５は、その突条２５ｂが濾過部１６ｂの下側の襞折り頂部を叩打しながらその下面上をエアシリンダ２１側とは反対向きへ移動する。従って、濾過部１６ｂのエア導入室１７側の表面上に堆積している塵埃が脱落してエア導入室１７の底面上に落下する。そして、清掃部材２５の移動が終了した時点で、電子制御装置３１からの信号により三方弁３０が再び切り換えられ、負圧室２６の大気への連通が遮断されて再びサージタンク２８へ連通される。

以上のような清掃装置２０によるフィルタ１６の清掃動作は、エンジンの運転が開始及び停止されるごとに自動的に実行される。なお、エア導入室１７の底面上に落ちた塵埃は、車両の走行振動に伴うダスト排出弁３３の自然な排出動作によりエアクリーナ１０の外部へ排出される。

以上詳述した第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）エアクリーナ１０のハウジング１３内においてフィルタ１６の表面に接触させた清掃部材２５をエンジンの駆動力による負圧を利用してその表面に沿って移動させることにより、フィルタ１６の表面に堆積した塵埃を除去するようにした。よって、従来構成とは異なり、電動モータや電動コンプレッサーを用いない簡素で小型な構成の清掃装置２０により、フィルタ１６を自動的に清掃することができる。このため、この清掃装置２０を備えたエアクリーナ１０を車両のエンジンルームに搭載するにあたり、スペース確保の問題を回避することが可能になり、車両への搭載を容易とすることができる。また、フィルタ１６を車両搭載状態で清掃できるため、フィルタ１６の清掃回数を減らしたり、なくしたりできるだけではなく、フィルタ寿命も延長できる。

（２）襞折りされたフィルタ１６に対して、清掃部材２５を襞の列設方向に移動させるので、襞折り部を叩打して表面上の塵埃を有効に除去できる。
（３）清掃部材２５をエア導入室１７に設けたので、フィルタ１６において塵埃が堆積しているエア導入室１７側の表面を直接叩打してその表面から塵埃を除去することができる。このため、塵埃の除去を有効に行うことができる。

（４）車両の負圧源としてのサージタンク２８から導入する負圧によって清掃部材２５を移動させるようにした。このため、サージタンク２８とエアシリンダ２１との間を、屈曲可能な配管よりなるエア通路２９により接続できるので、狭いエンジンルーム内への設置を容易に行うことができる。

（５）移動部材としてのピストン２２、負圧室２６、付勢部材としてのコイルバネ２７と、負圧室２６を大気圧導入状態と負圧導入状態とに切り替える三方弁３０とにより清掃部材２５を移動させるようにした。このため、エアシリンダ２１の負圧室２６にのみ負圧を導入すればよく、負圧回路の構成を簡単にすることができる。

（６）吸気経路上のサージタンク２８を負圧源とし、エアシリンダ２１との間に設けたエア通路２９上に三方弁３０を設置して、この三方弁３０によりエアシリンダ２１に対する接続をサージタンク２８又は大気開放に切り換えるようにした。このため、三方弁３０を制御することにより、エンジンの運転開始時と運転終了時に清掃部材２５を作動させることができるので、フィルタ１６の清掃を頻繁に行うことができる。

（７）清掃部材２５には、フィルタ１６の濾過部１６ｂに接触する複数の突条２５ｂを設けたので、この複数の突条２５ｂにより濾過部１６ｂに対する清掃を有効に行うことができる。
（第２実施形態）
次に、この発明を具体化した第２実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。

図６及び図７に示すように、エアクリーナ１０は、ケース本体４１と、そのケース本体４１の開口部にクランプ４２を介して開閉可能に取り付けられた蓋体４３とにより構成されるハウジング４４を備えている。ケース本体４１の周壁には、大気からエアを導入するための導入口４５が設けられ、蓋体４３の頂部には、エンジンの吸気側へエアを送出するための送気口４６が設けられている。

ハウジング４４の内部においてケース本体４１の底部と蓋体４３の天部との間には、断面菊花形状で、全体として円筒状をなすフィルタ４７が着脱可能に配設されている。このフィルタ４７は、シート状をなすとともに襞折り状に形成された濾材４８を円形に巻き、その濾材４８の上下両端部に一対の平板環状の端面板４９を気密状に固定して構成されている。

ハウジング４４の内部において、ケース本体４１の底部とフィルタ４７の下側の端面板４９との間、及び、蓋体４３の天部とフィルタ４７の上側の端面板４９との間には、それぞれシールリング５０が介在されている。この上下一対のシールリング５０により、フィルタ４７の上下両端における外周側と内周側との間の気密が保持されている。これにより、ハウジング４４の内部には、フィルタ４７の外周側に円筒状のエア導入室５１、内周側に円柱状のエア送出室５２がそれぞれ区画形成されている。

エアクリーナ４０には、フィルタ４７を清掃するための清掃装置５３が設けられている。
清掃装置５３は、ケース本体４１の上下方向における中央において、フィルタ４７の周囲で回動可能に支持された環状作動部材５４を備え、この環状作動部材５４の外周面における一部範囲にはピニオン部５５が一体形成されている。すなわち、ケース本体４１は、下部ケース５６と上部ケース５７とによって構成されており、その境界部には、環状作動部材５４がフィルタ４７の周囲で回動可能に支持されている。

環状作動部材５４の内周面における上下方向中央部には、ハウジング４４の中心側へ延びる清掃片６０がその全周において等角度間隔に複数設けられている（図７では８個を図示）。この各清掃片６０は、板状バネ材を屈曲させて形成され、環状作動部材５４の回動に伴い、その先端がフィルタ４７の外周面に接触した状態でその外周面上を移動可能に構成されている。環状作動部材５４の外周に対応するハウジング４４の一部は外側に開口され、その開口部を通じて環状作動部材５４のピニオン部５５がハウジング４４の外部に配置されている。

一方、図７に示すように、エアクリーナ４０の外側には、ピニオン部５５を介して環状作動部材５４を回動させるためのエアシリンダ６１が配設されている。このエアシリンダ６１は、気密状態の負圧室６２と、連通孔６１ａを通じて開放状態の大気圧室６３を区画形成するピストン６４、このピストン６４により延出動作するロッド６５、負圧室６２に配置されてロッド６５の突出方向にピストン６４を付勢するコイルバネ６６を備えている。そして、ロッド６５の先端には、環状作動部材５４のピニオン部５５に噛合されるラック部材６７が取着されている。

エアシリンダ６１の負圧室６２は、第１実施形態と同様に、エア通路２９を介してサージタンク２８に接続され、エア通路２９上には、負圧室２６に対する接続を、サージタンク２８又は大気開放に切り換える電気切換式の三方弁３０が設けられている。この実施形態では、負圧室６２、移動部材としてのピストン６４、付勢部材としてのコイルバネ６６及び、切替手段としての三方弁３０により作動手段が構成されている。

次に、以上のように構成されたエアクリーナ４０の作用について説明する。このエアクリーナ４０においては、第１実施形態と同様、エンジンの運転開始時及び運転停止時の三方弁３０の切換制御によってエアシリンダ６１の負圧室６２に対して負圧又は大気圧が導入される。この制御によるロッド６５の没入動作又は突出動作により、図７に二点鎖線で示すように、ラック部材６７及びピニオン部５５を介して環状作動部材５４が正逆方向に回動され、この環状作動部材５４の正逆両方向の回動によって各清掃片６０がフィルタ４７の外周面に接触した状態でその外周面上を叩打しながら移動する。この各清掃片６０の移動により、フィルタ４７のエア導入室５１側の表面に蓄積した塵埃が表面上から除去され、エア導入室５１の底板側へ落とされる。

以上詳述した第２実施形態によっても、第１実施形態の（１）〜（６）の効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 各実施形態において、清掃部材としてブラシを用いること。
・ 第１実施形態において、清掃部材をエア導入室１７内に設けること。
・ 各実施形態において、負圧源としてエアクリーナ１０の上流側の吸気管上に設けたサージタンクを採用すること。この構成によれば、エンジンの運転開始時には負圧室２６に負圧が導入されるとともに運転停止時には負圧室２６に大気圧が導入されるため、三方弁３０による負圧の供給切換制御を行うことなく、エンジンの運転開始時及び運転停止時に清掃動作を行うことができる。
・ 第１実施形態において、付勢部材を用いない複動型のシリンダにより清掃装置２０を構成する。すなわち、上記構成のエアシリンダ２１のエア導入室１７側の端部を閉塞してピストン２２の両側に負圧室２６を形成する。そして、電子制御装置３１による四方弁の制御により両負圧室２６に対して負圧を交互に導入することにより、清掃部材２５を往復動作させる構成とする。

１０…エアクリーナ、１３…ハウジング、１６…フィルタ、１６ｂ…濾過部、１７…エア導入室、１８…エア送出室、２２…作動手段を構成する移動部材としてのピストン、２５…清掃部材、２５ｂ…突条、２６…作動手段を構成する負圧室、２７…作動手段を構成する付勢部材としてのコイルバネ、２８…負圧源としてのサージタンク、２９…エア通路、３０…作動手段を構成する三方弁、４０…エアクリーナ、４４…ハウジング、４７…フィルタ、５１…エア導入室、６０…清掃部材としての清掃片、６２…作動手段を構成する負圧室、６４…作動手段を構成する移動部材としてのピストン、６６…作動手段を構成する付勢部材としてのコイルバネ。

Claims (7)

1. フィルタをハウジング内に配置した車両用エアクリーナであって、
   前記フィルタの表面に接触した状態でその表面上を移動可能な清掃部材と、
   エンジンの駆動力を利用して前記清掃部材を移動させる作動手段とを備えたことを特徴とする車両用エアクリーナ。
2. フィルタは襞折りされた形状であって、前記清掃部材は襞の列設方向に移動されることを特徴とする請求項１に記載の車両用エアクリーナ。
3. 前記清掃部材はハウジング内のエア導入室に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用エアクリーナ。
4. 前記作動手段は、車両の負圧源から導入する負圧によって前記清掃部材を移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用エアクリーナ。
5. 前記作動手段は、前記清掃部材を移動経路の一方向きに付勢する付勢部材と、車両の負圧源から負圧が導入される負圧室と、その負圧室を大気圧導入状態と負圧導入状態とに切り替える切替手段とを備え、導入された負圧によって前記付勢部材の付勢に抗して前記清掃部材を前記移動経路の他方向に移動させる移動部材とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の車両用エアクリーナ。
6. 前記負圧室と前記負圧源との間にはエア通路を設け、そのエア通路には、負圧室に対する接続を、負圧源側又は大気開放側に切り換える三方弁が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の車両用エアクリーナ。
7. 前記清掃部材は、複数の突条を備え、この各突条をフィルタの濾過部に接触させるように構成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車両用エアクリーナ。

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