JP3775116B2

JP3775116B2 - 燃料フィルタ装置

Info

Publication number: JP3775116B2
Application number: JP19352999A
Authority: JP
Inventors: 進沼尻; 正示宮崎
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: JP2000345936A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジン等の燃料供給通路内に介装され、燃料に含まれている金属粉等の粉塵を濾別すると共に、水を除去するフィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジン等の燃料供給系内に介装される燃料フィルタ装置において、フィルタエレメントにより濾別された粉塵等の異物がエレメント表面に堆積して目詰りが生じたときに、フィルタエレメントを燃料フィルタ装置から取出して新品と交換するようにしたエレメント交換型の装置が、既に実開平７−４８１０号公開公報に開示されている。（以下、上記公開公報所載の燃料フィルタ装置を、既提案のフィルタ装置という。）
【０００３】
既提案のフィルタ装置の概略構造を、図７ないし図９を参照して説明する。
総括的に符号１０で示された燃料フィルタ装置は、フィルタエレメント１２の上方部分を収容する中空筒状部１４と、フィルタエレメント１２の外周を囲む入口室１６に燃料を供給する燃料入口１８と、フィルタエレメント１２を通過した燃料を外部、例えばエンジンの燃料供給通路に導く燃料出口２０とを備えたフィルタヘッド２２と、中空筒状部１４の下端開口部に油密に螺着されて上記フィルタエレメント１２の下方部分を収容するキャップ２４とから構成されている。キャップ２４は、上記中空筒状部１４と実質的に同軸の中空円筒部２６と、同中空円筒部２６の下端に連続して形成された椀状部２８とを備え、同椀状部２８の下端中央部分には、水抜き用のドレンプラグ３０が螺着されている。
【０００４】
上記キャップ２４の内側面に、図８の要部拡大断面図及び図９の斜視図に良く示されているように、円周方向に等間隔を存して半径方向内方に突出した３個の突起部又は内リブ３２が設けられている。突起部３２はフィルタエレメント１２の下端外周部分を支持する段部３４を備え、同段部３４から下方に延び弯曲して椀状部２８の底部内側面に接続し、また段部３４の上方には、フィルタエレメント１２の下端部分の外径より小径の突耳３６が設けられている。さらに、椀状部２８の上端縁には、突耳３６とは周方向に一致しない位置に４個のスリット３８が設けられている。なおまた、上記突耳３６の半径方向外方における中空円筒部２６の外側面には、フィルタヘッドの中空筒状部１４の下端部内側面に刻設された雌ねじ部と螺合する雄ねじ部４０が刻設され、同雄ねじ部に隣接してＯリング４２を収容する凹溝４４が設けられている。
【０００５】
上記フィルタ装置１０において、フィルタエレメント１２をキャップ２４に取付ける場合、フィルタエレメント１２をキャップ２４の上端開口に当てがい軸線方向に押圧すると、フィルタエレメント１２の下端外周部分が、それより小径の突耳３６を半径方向外方に押し広げて同突耳を乗り越え、突起部３２の段部３４に着座する。この際、キャップ２４の上端開口縁に設けられた４個のスリット３８が上記突耳３６の半径方向外方への変位を許容するように企図されている。上記のようにしてキャップ２４にフィルタエレメント１２を取付けた後、中空円筒部２６の外側面に刻設された雄ねじ部４０を、フィルタヘッド２６の中空筒状部１４の下端に刻設された協働する雌ねじ部に螺合することによって、フィルタエレメント２４が同フィルタヘッド２６に組付けられる。
【０００６】
上記のように、フィルタエレメント１２を組込んだフィルタ装置１０において、燃料は、図７に示す燃料入口１８からフィルタヘッド２２の入口室１６内に流入し、フィルタエレメント１２を図中矢印で示されているように通過し、フィルタエレメント中央の通路から燃料出口２０に流れる。燃料がフィルタエレメント１２を通路するとき、金属粉等の粉塵は濾別されてエレメント表面に付着堆積し、また燃料に含まれた水分は、比重分離されてキャップ２４内に溜り、ドレンプラグ３０から外部に排出される。
或る期間の稼働後に、フィルタエレメント１２に目詰りが生じると、キャップ２４を上記と反対方向に回転させてフィルタヘッド２２から取外し、フィルタエレメント１２の中央孔に、例えば適当な工具を差込んで図７の上方に牽引することによって、同フィルタヘッドの下端底部外周部分が突耳３６を半径方向外方に押開いてキャップ２４から離脱するので、古いフィルタエレメントを廃棄し、再び新品のフィルタエレメントを再び上記のようにして取付ける。
【０００７】
上記既提案のフィルタ装置１０では、キャップ２４を透明の樹脂材料で作りその内部に溜った水を外部から目視できるようにした場合、フィルタエレメント１２の着脱の都度、半径方向に拡開したのち復帰する突耳２６の至近位置に、雄ねじ部４０、Ｏリング４２を収容する凹溝４４、及び段部３４が集中的に配置されているので、段部３４の隅角部や凹溝４４の隅角部に応力集中による亀裂等が発生し易く、また構造複雑で高価となる不具合がある。さらに、トラック等のディーゼルエンジンにおける燃料供給系に設けられるフィルタ装置１０では、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の高い燃料圧力に耐える必要があるが、キャップ２４の中空円筒部２６の壁厚と椀状部２８の壁厚が実質的に同等か、又は寧ろ中空円筒部２６の方が厚い壁厚を有するように形成されているため、内圧による椀状部２８の底部の下方変形が可成大きく、この大きな変形に伴ない突起部３２の椀状部の底部内側面よりやや上方の弯曲部Ｘ近傍及び段部３４の基部Ｙ付近（図８参照）に大きな応力が発生して、亀裂が発生し易く、さらにこの亀裂が成長して燃料が漏れると、火災発生を招く可能性がある。さらに、図８及び図９から明らかなように、キャップ２４の外側面にフィルタエレメント１２の軸線に略平行に上下方向に延びる外リブが設けられていないため、内圧が作用したときの椀状部２８の底部の下方への変形が一層大きくなり強度的に極めて不利であり、かつフィルタヘッド２２に対するキャップ２４の着脱に当り、作業者の手が滑り易く、作業性が悪い不具合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記既提案のフィルタ装置の種々の不具合或いは欠点を解消して、構造簡単で製造コストが安く、フィルタエレメントの取付け取外しが容易で作業性が優れ、さらにフィルタヘッドに装着されてその内部にフィルタエレメントを収容する上記キャップ又はケースの内圧作用時に、部分的に大きな変形が発生して著しい応力集中が生じることがないので、亀裂等の破損発生の恐れが小さく、耐久性及び信頼性が優れた燃料フィルタ装置を提供することを、主たる目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、アルミニウム合金材で作られ、フィルタエレメントの上方部分を収容する中空筒状部と、同中空筒状部のフィルタエレメント外周を囲む入口室に燃料を供給する燃料入口と、上記フィルタエレメントを通過した燃料を外部に取出す燃料出口とを有するフィルタヘッドと、上記中空筒状部の下端部に油密に装着されて上記フィルタエレメントの下方部分を収容する中空円筒部及び同中空円筒部の下方に一体的に形成され内部に水溜め空間を形成する椀状部からなる透明樹脂製のケースとを備え、上記ケースの内側面に、半径方向内方に向って複数個突設され夫々上記フィルタエレメントの下端外周部分を支持する段部から下方に延び弯曲して上記椀状部の底部内側面になだらかに接続する複数の内リブが設けられると共に、上記ケースの外側面に、上記中空円筒部から上記椀状部にわたって上下方向に延在しかつ半径方向外方に突設された多数の外リブが設けられ、さらに同外リブの一部は上記内リブと半径方向に整合する位置に配設されると共に、上記中空円筒部の壁厚より上記椀状部の壁厚を大きく設定し、上記内リブの弯曲部が上記椀状部の底部内側面の外周部分と中心との中間部分において、上記底部内側面に接続すると共に、上記外リブの下端弯曲部が、上記内リブの上記椀状部底部内側面との接続部より半径方向外方位置において上記椀状部の外側面になだらかに接続され、さらに上記外リブの円周方向における平均幅が、上記内リブの円周方向における平均幅より大きく形成されたことを特徴とする燃料フィルタ装置を提案するものである。
【００１０】
本発明においては、上記中空円筒部と上記椀状部とを接続する弯曲部内側面の弯曲半径をｒ1 とし、上記内リブの弯曲部における頂面の弯曲半径をｒ2 としたとき、ｒ1 ≧ｒ2 に設定されることが好ましい。
さらに、本発明においては、上記内リブの段部より上方の上記中空円筒部内側面に、同内側面に頂点を有し上記段部の半径方向外側部分を底辺とする楔形の傾斜部が形成されることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態を、図１ないし図６を参照して説明する。なお、図７ないし図９に示した既提案のフィルタ装置と実質的に同一又は対応する部材及び部分には、同一の符号を用いる。
先ず、図１の全体構成を示す縦断面図に示されているように、燃料フィルタ装置１０は、軽量化のためアルミニウム合金で作られたフィルタヘッド２２を備え、同フィルタヘッドは、フィルタエレメント１２の上方部分を収容する中空円筒部１４と、同中空円筒部１４の内部に、フィルタエレメント１２の外周を囲繞して形成された入口室１６に連通する燃料入口１８と、フィルタエレメント１２を通過した燃料を例えば車両用ディーゼルエンジンの燃料供給系に供給する燃料出口２０とを備えている。また、上記中空円筒部１４の下端開口部の内側面に刻設された雌ねじ部に、ナイロン１２等の透明樹脂材料製ケース又はキャップ２４の中空円筒部２６の上端外側面に刻設された雄ねじ部４０が螺合されることによって、上記ケース２４がフィルタヘッド２２に対し着脱自在に装着される。
【００１２】
ケース２４は、フィルタエレメント１２の下方部分を収容する上記中空円筒部２６と、同中空円筒部の下端に連続して形成された椀状部２８とから構成されている。椀状部２８の内部は水溜め空間４６を形成し、同水溜め空間内には、水よりは比重が小さく燃料よりは比重が大きい浮子４８が収容され、同浮子４８の位置をケース２４の外部から視認することによって、椀状部２８内に溜った水量を視認することができる。水溜め空間４６に相当量の水が溜ったときは、椀状部２８の底部に螺合されているドレンプラグ３０を回動させることによって、水が外部に排除される。
【００１３】
ケース２４の詳細な構造が図２の縦断面図、図３の平面図及び図４の底面図に示されている。上記中空円筒部２６の上端部外側面に設けられた雄ねじ部４０の下方に、油密性を確保するためのＯリング等シール部材を収容する凹溝４４が設けられ、同凹溝の下方に隣接して半径方向外方に延びたフランジ部５０が形成されている。椀状部２８の内側面には、フランジ部５０より十分下方の位置に配置された段部３４から弯曲して下方に延びた複数個（図示の場合は円周方向等間隔に４個）の内リブ３２が設けられ、段部３４は、フィルタエレメント１２の下端外周部分を支持する。内リブ３２の弯曲した頂面の弯曲半径をｒ_２とし、同内リブの基部が接続する椀状部２８の内側面の弯曲半径をｒ_１としたとき、ｒ_１／ｒ_２≧１に設定される。また、段部３４の上方部分には、中空円筒部２６の内側面上に頂点を有し、段部３４の半径方向外方部分を底辺とする楔形の傾斜部５２が設けられている。
【００１４】
ケース２４の上記フランジ部５０より下方の外側面には、多数（図示の場合は円周方向に等間隔を存し８個）の外リブ５４が半径方向外方に突出しかつフィルタエレメント１２の軸線に対し略平行に上下方向に延在して配設されている。図３、図４及び図５から明らかなように、外リブ５４の一部、図示の場合４個の外リブはケース２４の中心線Ｏ−Ｏ（実質的にフィルタエレメント１２の中心線と一致する）を含む９０度の角度間隔を存した半径面内において上記内リブ３２と整合するように配置され、残余の外リブ５４は、上記内リブ３２と整合する外リブ５４の円周方向中間位置に配置されている。特に、図５に良く示されているように、内リブ３２の平均幅ｂ_１に対し、外リブ５２の平均幅ｂ_２は十分大きく形成されている。また、上記内リブ３２の下方の半径ｒ_２の弯曲部は、図２に示されているように、椀状部２８の底部内側面の外周部分ｃと中心との中間部分、即ち半径ｒ_３の円周上で上記底部内側面になだらかに接続する。一方、外リブ５４の下端弯曲部は、椀状部２８の外側面において、上記半径ｒ_３より十分大きい半径ｒ_４の円周上で上記外側面になだらかに接続する。さらに、椀状部２８の壁厚ｔ_１は、フランジ部５０より下方の中空円筒部２６の壁厚ｔ_２より十分大きく形成され、例えば１０〜２５％程度厚く形成されている。
【００１５】
上記燃料フィルタ装置１０において、燃料入口１８から入口室１６に供給された燃料は、フィルタエレメント１２を半径方向内向きに流れて金属粉等の異物を濾別され、清浄な燃料が燃料出口２０からエンジンの燃料供給系に供給される。一方、燃料に含まれている水分は、比重分離されてケース２４の椀状部２８の水溜め空間４６内に溜り、浮子４８が水量に応じた位置に浮上するので、透明樹脂材料製のケース２４の外部から浮子４８の位置を視認することによって溜った水量を容易に検知することができる。水溜め空間４６内に溜った水量が設定量に達すると、ドレンプラグ３０を回動させることにより水溜め空間４６内の水が外部に排除される。
【００１６】
上記フィルタエレメント１２が目詰りした場合、ケース２４を軸線Ｏ−Ｏの周りに回転させてフィルタヘッド２２から取外し、下端外周部分を内リブ３２の段部３４に支持されているフィルタエレメント１２をケース２４から取出して廃棄し、新しいフィルタエレメント１２の下方部分をケース２４内に挿入し雄ねじ部４０をフィルタヘッドの中空筒状部１４の下端内側面に刻設された雌ねじ部に螺合することによって、フィルタエレメント１２を正規位置に取付ける。フィルタエレメント１２の脱着に当り、ケース２４の外側面に多数の外リブ５４が突設されているので、ケース２４の回動操作を容易かつ迅速に行ない得る利点がある。また、ケース２４内にフィルタエレメント１２を挿入する際に、段部３４の上方に楔形の傾斜部５２が設けられているので、フィルタエレメント１２が自動的に芯出しされ、またケース２４からの抜取りにも格別の操作力を必要とせず、ケース２４の周壁を半径方向外方に大きく変形させるような無理な外力が作用しない。
【００１７】
さらに、燃料圧力が作用したとき、図４に点線で示したように外リブ５４相互間の中空円筒部２６が半径方向外方に変形し、境界近傍の応力が高くなる。そこで、相対的に高い応力が発生する内リブ３２と変形が小さい外リブ５４とを半径方向に整合させることにより、応力が重複して作用することが防止され、特に大きな応力が発生する傾向がある段部３４と傾斜部５２との接合部分Ｂ点の発生応力を効果的に低減し得る利点がある。また燃料圧力の作用時における内リブ３２の高応力発生部位Ａ点及びＢ点の応力低減には、椀状部２８の底部の下方への変形を抑制することが有効であるが、このために椀状部２８の壁厚ｔ_１を中空円筒部２６の壁厚ｔ_２より十分大きく設定することが有利である。さらに中空円筒部２６と椀状部２８との接続部分の弯曲半径ｒ_１の増大により、相対的に大きな応力が発生し易い図２のＡ点及び上記Ｂ点の応力を低減することができ、一方、内リブ３２の弯曲半径ｒ_２を増大させると、Ａ点の応力は低減するがＢ点の応力が増大する関係があり、図６の線図において曲線Ｚで示されているように、ｒ_１／ｒ_２≧１に設定することによって、Ｂ点の応力を効果的に低減することができ、同時にＡ点の応力を低減することができる。なおまた、外リブ５４を椀状部２８の底部外側面において中心近くまで延在させず外周部分近くの半径ｒ_４の部分で終らせたこと、及び内リブ３２も同様に底部内側面の中心近くまで延在させず半径ｒ_３の中間部分で終らせたことも、椀状部２８の底部の下方変形を均等にし、応力集中を防止する点で有効である。
【００１８】
なおまた、構造上弱点部となり易い雄ねじ部４０、凹溝４４を設けた部分と段部３４とが、既提案のフィルタ装置のように近接して配置されず、上下方向に十分離隔して配置されているので、相乗的な悪影響を生起することがなく、耐久性が優れている利点がある。
【００１９】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る燃料フィルタ装置は、アルミニウム合金材で作られ、フィルタエレメントの上方部分を収容する中空筒状部と、同中空筒状部のフィルタエレメント外周を囲む入口室に燃料を供給する燃料入口と、上記フィルタエレメントを通過した燃料を外部に取出す燃料出口とを有するフィルタヘッドと、上記中空筒状部の下端部に油密に装着されて上記フィルタエレメントの下方部分を収容する中空円筒部及び同中空円筒部の下方に一体的に形成され内部に水溜め空間を形成する椀状部からなる透明樹脂製のケースとを備え、上記ケースの内側面に、半径方向内方に向って複数個突設され夫々上記フィルタエレメントの下端外周部分を支持する段部から下方に延び弯曲して上記椀状部の底部内側面になだらかに接続する複数の内リブが設けられると共に、上記ケースの外側面に、上記中空円筒部から上記椀状部にわたって上下方向に延在しかつ半径方向外方に突設された多数の外リブが設けられ、さらに同外リブの一部は上記内リブと半径方向に整合する位置に配設されると共に、上記中空円筒部の壁厚より上記椀状部の壁厚を大きく設定し、上記内リブの弯曲部が上記椀状部の底部内側面の外周部分と中心との中間部分において、上記底部内側面に接続すると共に、上記外リブの下端弯曲部が、上記内リブの上記椀状部底部内側面との接続部より半径方向外方位置において上記椀状部の外側面になだらかに接続され、さらに上記外リブの円周方向における平均幅が、上記内リブの円周方向における平均幅より大きく形成されたことを特徴とし、この構成により構造簡単で製造コストが安く、また燃料圧力が作用したとき高い応力が発生し易い内リブの応力を低減させて耐久性及び信頼性を確保することができると共に、ケースの着脱作業性が優れた燃料フィルタ装置を提供し得る利点があり、また、高い応力が発生する傾向がある内リブの発生応力を効果的に低減させ得る利点がある。
さらに、本発明において、上記中空円筒部と上記椀状部とを接続する弯曲部内側面の弯曲半径をｒ1 とし、上記内リブの弯曲部における頂面の弯曲半径をｒ2
としたとき、ｒ1 ≧ｒ2 に設定されたことにより、内リブの発生応力を一層低減させ得る効果がある。
さらにまた、本発明において、上記内リブの段部より上方の上記中空円筒部内側面に、同内側面に頂点を有し上記段部の半径方向外側部分を底辺とする楔形の傾斜部が形成されたことにより、ケースに対するフィルタエレメントの着脱を容易かつ迅速に行なうことができ、作業性が向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に示す縦断面図である。
【図２】図１におけるケース２４を抽出して示した縦断面図である。
【図３】図２に示したケース２４の平面図である。
【図４】図２に示したケース２４の底面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う部分的拡大断面図である。
【図６】図２におけるＢ点の発生応力と弯曲半径比ｒ_１／ｒ_２との関係を示した線図である。
【図７】既提案のフィルタ装置の縦断面図である。
【図８】図７の要部を拡大して示した部分的断面図である。
【図９】図７のキャップ２４を取外して示した斜視図である。
【符号の説明】
１０…燃料フィルタ装置、１２…フィルタエレメント、１４…中空筒状部、１６…入口室、１８…燃料入口、２０…燃料出口、２２…フィルタヘッド、２４…ケース又はキャップ、２６…中空円筒部、２８…椀状部、３２…内リブ、３４…段部、４６…水溜め空間、５２…傾斜部、５４…外リブ。

Claims

アルミニウム合金材で作られ、フィルタエレメントの上方部分を収容する中空筒状部と、同中空筒状部のフィルタエレメント外周を囲む入口室に燃料を供給する燃料入口と、上記フィルタエレメントを通過した燃料を外部に取出す燃料出口とを有するフィルタヘッドと、上記中空筒状部の下端部に油密に装着されて上記フィルタエレメントの下方部分を収容する中空円筒部及び同中空円筒部の下方に一体的に形成され内部に水溜め空間を形成する椀状部からなる透明樹脂製のケースとを備え、上記ケースの内側面に、半径方向内方に向って複数個突設され夫々上記フィルタエレメントの下端外周部分を支持する段部から下方に延び弯曲して上記椀状部の底部内側面になだらかに接続する複数の内リブが設けられると共に、上記ケースの外側面に、上記中空円筒部から上記椀状部にわたって上下方向に延在しかつ半径方向外方に突設された多数の外リブが設けられ、さらに同外リブの一部は上記内リブと半径方向に整合する位置に配設されると共に、上記中空円筒部の壁厚より上記椀状部の壁厚を大きく設定し、上記内リブの弯曲部が上記椀状部の底部内側面の外周部分と中心との中間部分において、上記底部内側面に接続すると共に、上記外リブの下端弯曲部が、上記内リブの上記椀状部底部内側面との接続部より半径方向外方位置において上記椀状部の外側面になだらかに接続され、さらに上記外リブの円周方向における平均幅が、上記内リブの円周方向における平均幅より大きく形成されたことを特徴とする燃料フィルタ装置。
上記中空円筒部と上記椀状部とを接続する弯曲部内側面の弯曲半径をｒ 1 とし、上記内リブの弯曲部における頂面の弯曲半径をｒ 2 としたとき、ｒ 1 ≧ｒ 2 に設定されたことを特徴とする請求項１記載の燃料フィルタ装置。
上記内リブの段部より上方の上記中空円筒部内側面に、同内側面に頂点を有し上記段部の半径方向外側部分を底辺とする楔形の傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料フィルタ装置。