JP2013148102A - オイルフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本願の目的は、容易且つ安価な構造のオイルフィルタ装置を提供することである。
【解決手段】オイル入口（１）及びオイル出口（７）を有し、オイル出口（７）にオイル入口（１）とオイル出口（７）との間の負圧を生成する吸引オイルポンプが接続可能で、オイル入口（１）とオイル出口（７）との間に設けた粗フィルタ媒体（４）及び微細フィルタ媒体（３）を有するオイルフィルタ装置（１００）であって、オイル入口（１）を通過するオイルの粘性に無関係に、オイルの分配量を粗フィルタ媒体（４）に通過させ、残留分配量を微細フィルタ媒体（３）に通過可能であることを特徴とするオイルフィルタ装置（１００）。短時間で全オイル体積流が高効率で浄化でき、変速装置又はエンジン外部に付加据付スペースが不要で、容易かつ安価な構造が達成され、異なる車種又はエンジンタイプのオイルフィルタ装置が、他の変更、及び変形例の多様性の削減無しで使用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンおよび変速装置内でオイル濾過するオイルフィルタ装置および、そのようなオイルフィルタ装置を有するオイルパンに関する。

エンジン及び変速装置内でオイルを濾過するためには、例えば吸引オイルフィルタ装置または圧力オイルフィルタを使用できる。吸引オイルフィルタでは、装置のオイル出口にポンプを設け、該ポンプが負圧によりフィルタ媒体を通して濾過されるべきオイルを吸い込む。よって、流れ方向に見ると、フィルタ装置のポンプは後続される。通常、吸引オイルフィルタ装置は、オイルパンの油溜め内に直接設けられ、その際、濾過されるべきオイルは全てこの吸引オイルフィルタ装置を通して流れる。このような設計は、付加据付スペースをわずかにしか必要としないので、場所をとらず付加的接続ラインを必要としない。このような装置の寸法取りの際は、常に装置のオイル入口とオイル出口との間の最大許可差圧及びその結果生ずる濾過能力の検討がなされる。オイルの粘性が高いとき、もしくは、オイルの温度が低いときにも、エンジンまたは変速装置の十分な注油を達成するためには、最低オイル体積流れが吸引オイルフィルタを通過しなければならないので、比較的わずかな濾過能力だけが達成される。従って、吸引オイルフィルタ装置は簡易化して粗フィルタと評価できる。

圧力オイルフィルタ装置では、濾過されるべきオイルは、ポンプによりフィルタ装置内に押し込まれる。このような装置は一般的に、バイパス内に設けられ、例えばバルブ手段によって駆動されることができる。圧力オイルフィルタ装置はしばしば変速装置内またはギアハウジングにも設けられ、その際、変速装置外でのホース結合またはパイプ結合が必要である。吸引オイルフィルタ装置と比べ、このような設計は比較的広い空間を必要とし、その際、接続ラインにより変速装置またはエンジンの重量及びコストが顕著に増大する。濾過されるべきオイルの体積流の大抵は５０％未満の一部のみが、このような圧力オイルフィルタ装置を通過して流れるため、例えばひだ形状の高効率なフィルタ媒体が使用できる。高いフィルタ能力は比較的大きな汚れの影響と結びついているので、圧力オイルフィルタ装置のフィルタ媒体は比較的頻繁に交換しなくてはならない。オイル圧が高すぎるときは、圧力オイルフィルタ装置が破壊されかねないので、圧力オイルフィルタ循環内に例えばバイパス弁またはオリフィスプレートによる超過圧力保護装置を組み込まなくてはならない。

短時間でできるだけ高いオイル純度に達するためには、全オイル体積流が通過する吸引オイルフィルタ装置と、全オイル体積流の例えば２０％〜４０％といったバイパス流のみが通過する圧力オイルフィルタ装置との組み合わせを設けることができる。しかしその際の問題は、必要な付加据付スペースを含んだ圧力オイルフィルタ装置用アダプタ、ハウジング、オイルガイドなどといった周辺部品の設計上および装置上の複雑さである。更に、高い圧力荷重の結果、装置の非常に安定かつ重い設計が必要である。よって吸引オイルフィルタ装置と圧力オイルフィルタ装置のこのような組み合わせのためのコストは、比較的高い。

本発明の課題は、短時間で全オイル体積流が高効率で浄化でき、その際、変速装置またはエンジン外部に付加据付スペースが不要で、容易かつ安価な構造が達成され、異なる自動車モデルまたはエンジンタイプにおけるオイルフィルタ装置が、他の変更無しで、従って、変形例の多様性の削減無しで使用できるオイルフィルタ装置および、このようなオイルフィルタ装置を有するオイルパンを提供することである。

上記課題は、独立請求項の特徴により解決される。本発明の好適な形態は下位請求項に記載される。

本発明のオイルフィルタ装置は、オイル入口及びオイル出口であって、前記オイル出口に吸引オイルポンプが接続可能であり、該吸引オイルポンプで、オイル入口と前記オイル出口との間の負圧が生成される前記オイル入口及び前記オイル出口を備え、前記オイルフィルタ装置は加えて粗フィルタ媒体かつ微細フィルタ媒体を有し、これらはオイル入口とオイル出口の間に設けられている。本発明のオイルフィルタ装置は、オイル入口を通り入り込むオイルの粘性に関係なく、前記オイルの分配量を永続的に粗フィルタ媒体を通過させると同時にオイルの残留分配量を微細フィルタ媒体に通過させることを可能にするように構成される。

吸引オイルフィルタ装置としての本発明のオイルフィルタ装置のこの構成により、濾過されるべきオイル体積流の完全なスループットが達成される。しかし、全オイル体積流が粗フィルタ媒体を通して運搬されるのではなく、部分的には、微細フィルタ媒体も通して運搬されることにより、更に加えて高い濾過性能が達成され得る。これは濾過されるべきオイルの粘性に無関係に行われるので、弁、流れ口または類似の作動器は接続も制御も必要ない。圧力オイルフィルタ装置用費用はもはや不要であるので、容易かつ安価な構造が達成される。

本発明のオイルフィルタ装置の実施形態では、流れ方向において粗フィルタ媒体の前に微細フィルタ媒体が設けられている。これにより、高い差圧が粗フィルタ媒体のわずかな流れ抵抗を介して微細フィルタ媒体に運ばれ、微細フィルタ媒体を通過するオイル体積流を高める。微細フィルタ媒体が、オイルが濾過されずに通過できる少なくとも一つの永続的開口部が設けられる場合、それにより粗フィルタ媒体の不均一な流れが達せられる。つまり、微細フィルタ媒体内の永続的開口部（複数の永続的開口部）の巧みな位置および／または適切な個数では、粗フィルタ媒体が面状に均一に荷重されない主流が達成できる。よってオイル（冷始動）の粘性が高い場合は、十分にオープンな濾過面が使用可能であるので、許容可能な差圧は超過されない。

本発明のオイルフィルタ装置は他の実施形態によると、オイルの粘性が高い場合において、微細フィルタ媒体の少なくとも一つの永続型開口部を粗フィルタ媒体へ通過するオイル体積分が、オイルフィルタ装置を通過する全オイル体積流の約９０％〜９５％であるよう寸法取りされてよい。よって粗フィルタとしての吸引オイルフィルタ装置の利点は保たれる。この機能は、微細フィルタ媒体が、吸引オイルフィルタ装置の差圧の顕著な上昇が発生することなく、完全に荷重されても同様に保たれる。このことは、オイルの粘性が高いとき別個の圧力フィルタでは、使用される微細フィルタ媒体により付属のバイパス弁が開けられるであろうために、濾過されていないオイルがオイル循環内に入るであろうから、とりわけ有利である。

本発明のオイルフィルタ装置では、エンジンまたは変速装置の作動中にオイルの粘性が次第に減少すると、微細フィルタ媒体を通過するオイル分が不断に増大できるため、オイルの次第に強化される洗浄が達成される。その際、オイルフィルタ装置は、オイルの粘性が低い場合は、粗フィルタ媒体を通過するオイル体積分が、オイルフィルタ装置を通過する全オイル体積流の最大５０％であるよう寸法取りされてよい。これは、全オイル体積流の少なくとも５０％分が微細フィルタ媒体を通して導かれ、その際、これが次いで粗フィルタ媒体をも通過することを意味する。

高い濾過性能に到達するためには、微細フィルタ媒体が、ガラス繊維マット、プラスチックマット、セルロースマットまたは、微細なワイヤー織物であると好適である。粗フィルタ媒体は、金属生地、プラスチック生地であると好適である。

本発明のオイルフィルタ装置は、フィルタの上部シェル及びフィルタの底部シェルを有し、その際、フィルタの上部シェルは、粗フィルタ媒体への少なくとも一つのスペーサを有する。それにより、粗フィルタ媒体を、高精度でフィルタ内部空間内へ位置づけることができる。同様にして、フィルタの底部シェルは、少なくとも一つのスペーサを有する。該スペーサにおいては、上下フィルタシェルの変形を縮小し、それによりフィルタ内部空間の縮小を減少する支持ドームが扱われてよい。加えて、スペーサはスペーサビードとして形成されてもよいので、フィルタの底部シェルと微細フィルタ媒体との間の所定の距離が達成される。それにより、微細フィルタ媒体の特定のアンダーフローが達成される。その上、それにより、微細フィルタ媒体が、底部シェルの平滑表面に付着しオイルフィルタ装置の機能を劣化されることを防ぐことができる。

粗フィルタ媒体と微細フィルタ媒体との間には、他の実施形態によれば少なくとも一つのスペーサが設けられ、該スペーサは支持格子として形成されてよい。その際、この支持格子は、フィルタの底部シェルの変形をできるだけ小さくとどめるために、吸引圧力により発生する力がフィルタの底部シェルに伝わるのに寄与できる。このようなスペーサはガラスファイバ強化されたプラスチック、とりわけＰＡ６６ＧＦ３０−３５または金属のワイヤー織物または押し出し加工されたプラスチック生地を有すると好適である。

本発明のオイルフィルタ装置は、フィルタの上部シェルの高さと、粗フィルタ媒体と微細フィルタ媒体との間の空間の高さとフィルタの底部シェルの高さとの比がおよそ４２：３８：２０であるように形成されると好適である。それにより、わずかな空気集積において高効率が達成できる。更に、フィルタ輪郭がオイル出口へ適合されることにより、フィルタ装置内の空気集積が回避される。

スペーサの一つまたは複数の自由端にラジアスが設けられる場合、フィルタ媒体が損傷されないことが保証される。ラジアスの大きさは、オイル体積流内で吸引圧力により形成される力と、このような負担のもとでのフィルタ媒体の変形に依存する。フィルタの上部シェル、フィルタの底部シェル、およびスペーサは、全部材の変形が、オイル流空間が極限条件下においても７％未満しか縮小しないよう寸法取りされる。

オイルフィルタ装置の他の実施形態では、フィルタの上部シェルがプラスチックを備え、フィルタの底部シェルが金属を備えるか、又はその逆である。それにより、金属を備えるフィルタシェルが据付スペースを節約でき、最大フィルタ内部空間体積に達することができるよう、わずかな肉厚で形成可能である。このようなフィルタシェルは、単純なフィルタ輪郭を有すると好適である。複雑なフィルタシェル輪郭は、シェルがプラスチックを有するときには有利である。それにより、例えばフィルタの上部シェル用に簡単に原型または成形により、ポンプへの接続輪郭と、オイルフィルタ装置内部空間内のシールリングおよび流れリブの収容部がもたらされる。プラスチックフィルタの上部シェルが使用されるとき、好適には、これがＰＡ６６ＧＦ３０−３５を有してよい。

本発明のオイルフィルタ装置では、オイル入口の液圧断面がオイル出口の液圧断面より１．５倍大きいので、フィルタ内部での流れ損は比較的低く保つことができる。

上記課題は、更に上記オイルフィルタ装置付きオイルパンにより解決される。

以下本発明を図面の実施例を参照して詳述する。

本発明によるオイルフィルタ装置の実施形態の説明図である。

図１では、本発明のオイルフィルタ装置１００の実施形態の長手方向の断面図が示される。該装置は、オイル入口１およびオイル出口７を有する。吸引ポンプは、オイル出口７に接続されることができる。オイル入口１は、フィルタの底部シェル２の一の側部に設けられ、その際、オイル出口７は、オイル入口１からできるだけおおきな距離を置いてフィルタの上部シェル５内に反対側の側部上に設けられる。濾過対象オイルは吸引オイルポンプにより生じた負圧によりオイル入口１からフィルタの底部シェル２のフィルタ内部空間２０に入る。その際オイルは、矢印２１、２２、２３で示した微細フィルタ媒体３にぶつかり、この微細フィルタ媒体３を貫流する。このフィルタ媒体３は図１に示した実施形態においては、永続型開口６を有し、それによりフィルタ装置１００に入り込むオイルは、矢印２４に示されるように、微細フィルタ媒体３により濾過されることなく通過でき、微細フィルタ媒体３と流れ方向にその背後に設けられた粗フィルタ媒体４の間の間空３０に到達する。内部空間３０にも存在する負圧により、オイル体積流のこの分は粗フィルタ媒体４を通過し、粗フィルタ媒体４の背後の流れ方向にあるフィルタ内部空間４０に到達する。矢印２５と２７に示すように、そこからオイルはオイル出口７と吸引オイルポンプ（図１では図示されず）の方向へ流れる。矢印２１、２２、２３で示すように、微細フィルタ媒体３を通過するオイル体積流分は、矢印２６に示すように、粗フィルタ媒体４を通過し、矢印２７に示すように、同様にオイル出口７に到達する。

オイルの粘性が高いとき、濾過対象オイルの大きなポーションが微細フィルタ媒体の永続型開口６を通過し、粗フィルタ媒体４によってのみ濾過される。微細フィルタ媒体３は高い流れ抵抗により、高粘性のオイルを貫通させることができない。温度が上昇するにつれ、そして、それにより、オイルの粘性が減少するにつれて、オイル入口１に入り込むオイルで微細フィルタ媒体３を通過する分がどんどん増えるため、オイルフィルタ装置の濾過作用は、常に増大する。オイル浄化の連続的な改善は、例えば弁、バルブ、流れ口のような作動器を操作せずに、達成される。それにより、機械的部材をブロッキングしたり、不正確な変位は起こりえないので、オイル浄化用の非常に安全かつ自動調整式システムが達成される。よって微細フィルタ媒体３及び粗フィルタ媒体４をオイルが同時に通過することは、最短時間での常に最適なオイル浄化を意味し、その際、微細フィルタ媒体３の面積分と、それゆえ微細フィルタ媒体３によるオイル体積流分は粘性が減少するにつれ増大する。オイルの粘性が非常に低いと、微細フィルタ媒体３を通過する、濾過対象オイルの体積分が、オイルフィルタ装置を通過する全オイル体積流の少なくとも５０％になるとき、すでに良好な濾過が達成できることが観察された。

フィルタ効率の上昇は、図１に示された実施形態においてフィルタの底部シェル２にスペーサビード１１が設けられると達成される。該スペーサビード１１は微細フィルタ媒体３のアンダーフローを可能とし、微細フィルタ媒体３がフィルタの底部シェル２の内側に付着することを防ぐ。フィルタの底部シェル２の変形は、支持ドーム１０により達成できる。スペーサリブ８はスペーサビード１１と似た方法で、フィルタの上部シェル５の内側と粗フィルタ媒体４の間の所定の距離を可能とする。濾過性能の他の改良は、微細フィルタ媒体３と粗フィルタ媒体４との間の支持格子９により達成される。

微細フィルタ媒体３内の永続型開口（単数または複数）６の個数と形状は、濾過性能にとり特別な意味をもつ。複数の開口が設けられているときは、これらは、相互に均一または不均一な距離を置いて、微細フィルタ媒体３内に分配できる。これは、所定の絶対流量、温度との関係での所定の流量、および、所定の濾過効率に依存する。オイルユニットの改良のための他のパラメータは、底部シェル２及び上部シェル５の高さ、これら双方のフィルタシェル２と５の高さ関係、微細フィルタ媒体３と粗フィルタ媒体４のフィルタ装置内の高さ位置、それゆえの内部空間２０、３０、４０の体積ポーション、フィルタ媒体３、４の原料と性質である。同様に、オイル入口１の位置と液圧断面は、フィルタ装置１００にオイルが入るとき、空気が共に吸引されないことを達成するために、濾過性能にとり意味がある。スペーサ８、９、１０、１１もその形状、個数、フィルタ装置内の位置と相互位置において、および、永続型開口（単数または複数）の形状と位置に関し、本発明のオイルフィルタ装置の効率を決定する。これらのパラメータの最適な調整はシミュレーションと実験により行われる。本発明のオイルフィルタ装置は、圧力オイルフィルタ装置と組み合わされた従来の吸引オイルフィルタ装置に比べ、少なくとも８０％のコスト節約を可能とする。ハウジングと周辺コンポーネントを有する圧力オイルフィルタ装置がもはや不要であるから、重量節約は５０％を越え、その際、本発明のオイルフィルタ装置では別個の吸引オイルフィルタ装置と別個の圧力オイルフィルタ装置のすべての機能的重要な特徴が達成できる。

１ オイル入口
２ フィルタの底部シェル
３ フィルタ媒体
４ 粗フィルタ媒体
５ フィルタの上部シェル
６ 永続型開口部
７ オイル出口
８ スペーサリブ
９ 支持格子
１０ 支持ドーム
１１ スペーサビード
２０ フィルタ内部空間
２１ 矢印
２２ 矢印
２３ 矢印
２４ 矢印
２５ 矢印
２６ 矢印
２７ 矢印
３０ 内部空間
３０ 内部空間
１００ オイルフィルタ

Claims (16)

1. オイルフィルタ装置であって、
   内部室を規定するハウジング、上側部分、下側部分、前記下側部分の入口、及び前記上側部分の出口；
   第１フィルタ媒体であって、前記室中にわたり、少なくとも１つのそれ自身を貫通して規定される開口を有する、第１フィルタ媒体；及び
   第２フィルタ媒体であって、前記室中にわたり、それ自身を貫通する開口を有さず連続的な第２フィルタ媒体を備え、
   前記第１フィルタ媒体は、前記ハウジングの前記出口側に向かう前記第２フィルタ媒体に対して、前記ハウジングの前記入口側に向かって配置されることを特徴とするオイルフィルタ装置。
2. さらに、前記第１フィルタ媒体及び前記第２フィルタ媒体の間に配置される中間スペーサ部材を含み、且つ、前記第１フィルタ媒体の大部分を前記第２フィルタ媒体から間隔を空けることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記ハウジングの下側部分から間隔を空けた前記第１フィルタ媒体を保持するために前記ハウジングの下側部分に配置された下側スペーサ部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
4. 前記ハウジングの上側部分から間隔を空けた前記第２フィルタ媒体を保持するために前記ハウジングの上側部分に配置された上側スペーサ部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
5. 前記第１及び第２フィルタ媒体の両方がそれぞれ実質的に平坦なシートの形態であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記第１フィルタ媒体の前記開口は複数の別個の開口を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
7. 前記開口は、前記第１フィルタ媒体の切断端により画定され、且つ前記端部は、前記開口を通過するフィルタで濾過されたオイルと接触することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
8. オイルフィルタ装置であって、
   内部室を規定するハウジング、上側部分、下側部分、前記下側部分の入口、及び前記上側部分の出口；
   第１フィルタ媒体であって、前記室中にわたり、少なくとも１つのそれ自身を貫通して規定される開口を有する第１フィルタ媒体；及び
   第２フィルタ媒体であって、前記室中にわたり、それ自身を貫通する開口を有さず連続的な第２フィルタ媒体を備え、
   第１フィルタ媒体は、前記ハウジングの前記出口側に向かう前記第２フィルタ媒体に対して、前記ハウジングの前記入口側に向かって配置され、
   前記第１フィルタ媒体及び前記第２フィルタ媒体の間に配置される中間スペーサ部材を含み、且つ、前記第１フィルタ媒体の大部分を前記第２フィルタ媒体から間隔を空け、
   前記ハウジングの下側部分から間隔を空けた前記第１フィルタ媒体を保持するために前記ハウジングの下側部分に配置された下側スペーサ部を備え、
   前記ハウジングの上側部分から間隔を空けた前記第２フィルタ媒体を保持するために前記ハウジングの上側部分に配置された上側スペーサ部を備えることを特徴とするオイルフィルタ装置。
9. 前記第１及び第２フィルタ媒体の両方がそれぞれ実質的に平坦なシートの形態であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記第１フィルタ媒体の前記開口は複数の別個の開口を備えることを特徴とする請求項９に記載のフィルタ装置。
11. 前記開口は、前記第１フィルタ媒体の切断端により規定され、且つ前記端部は、前記開口を通過するフィルタで濾過されたオイルと接触することを特徴とする請求項８に記載のフィルタ装置。
12. オイルフィルタ装置であって、
    内部室を規定するハウジング、上側部分、下側部分、前記下側部分の入口、及び前記上側部分の出口；
    第１フィルタ媒体であって、前記室中にわたり、少なくとも１つのそれ自身を貫通して規定される開口を有する、第１フィルタ媒体；及び
    第２フィルタ媒体であって、前記室中にわたり、それ自身を貫通する開口を有さず連続的な、第２フィルタ媒体とを備え、
    前記第１フィルタ媒体は、前記ハウジングの前記出口側に向かう前記第２フィルタ媒体に対して、前記ハウジングの前記入口側に向かって配置され、
    ここで、前記ハウジングは、前記上側部分及び前記下側部分の接合部で、ハウジングの内側の内部境界を規定し、且つ、前記第１及び第２媒体はそれぞれ、内側ハウジング境界で搭載される各外側境界を有することを特徴とするオイルフィルタ装置。
13. 前記第１フィルタ媒体の前記開口は複数の別個の開口を備えることを特徴とする請求項１２に記載のフィルタ装置。
14. 前記開口は、前記第１フィルタ媒体の切断端により規定され、且つ前記端部は、前記開口を通過するフィルタで濾過されたオイルと接触することを特徴とする請求項１２に記載のフィルタ装置。
15. 前記第１及び第２媒体は、互いに同じであることを特徴とする請求項１から１４のうちの１つに記載のフィルタ装置。
16. 前記第１及び第２媒体は、互いに異なることを特徴とする請求項１から１４のうちの１つに記載のフィルタ装置。

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