JP4334137B2 - ダブルフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、少なくとも２つのフィルタエレメントを備えたフィルタであって、該フィルタエレメントが共通のフィルタカートリッジに軸方向で相前後して連続するように配置されており、フィルタエレメントが特に、未浄化の液体を濾過するための微細フィルタと粗フィルタとを形成している形式のものに関する。
【０００２】
ヨーロッパ特許第０５５８８２８号明細書に基づいて公知のこのような形式のダブルフィルタでは、互いに軸方向で相前後するように連続してフィルタカートリッジケーシング内に配置されている微細フィルタと粗フィルタとの間には、コイルばねが設けられている。このコイルばねは微細フィルタをケーシング蓋に押圧しており、これによって微細フィルタとケーシング蓋との結合部を相互にシールしている。別のコイルばねを用いて粗フィルタは、ケーシング底に支持されており、かつ第１のコイルばねの力に抗してシール作用をもって微細フィルタに押圧される。
【０００３】
このように構成することによって、場合によっては互いに異なった２つのフィルタエレメントをフィルタカートリッジに配置することが可能になるが、しかしながら１つの構造ユニットにまとめる作業過程において個別の部材が多数存在することによって、フィルタの組立てが面倒であり、かつエラーを生ぜしめ易い。
【０００４】
発明の課題及び解決する手段
ゆえに本発明の課題は、わずかな手間で問題なく最終組立て時にまとめることができ、かつ確実に機能する、少なくとも２つのフィルタエレメントを備えたフィルタを提供することである。
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、フィルタエレメントを直接互いに結合して、フィルタカートリッジに配置される構造ユニットを形成する結合手段が設けられている。
【０００６】
これによって最終組立て時に次のような大きな利点が得られる。すなわち本発明によるフィルタでは、従来技術ではなお少なくとも４つの部材を挿入する必要があったのに対して、フィルタエレメントから成る構造ユニットをフィルタカートリッジのケーシング内に挿入するだけでよい。これによって最終組立ては著しくスムースに行われ、さもないと不良品の発生又は面倒な後調節の実施を惹起するようなエラーは、確実に回避されることができる。フィルタエレメント相互の嵌合又は位置決めは、最終組立て時に自動的に達成される。フィルタエレメントを結合手段と結合して１つの構造ユニットを形成する作業ステップは、有利にフィルタエレメント及び結合手段の製造直後に行うことができ、その結果完成した構造ユニットは、個々のフィルタエレメントに比べて取扱いが容易である。結合手段は有利には、結合部を簡単に製造もしくは形成することができ、かつ結合を少なくとも半自動的に行えるように、構成されている。
【０００７】
結合手段は、２つのフィルタエレメントの結合部毎に、ただ１つフィルタエレメントに又は択一的に両方のフィルタエレメントに設けられていることができる。さらに、２つのフィルタエレメントの間の各１つの結合部に１つの結合手段を設けること、又はフィルタに組み込まれるすべてのフィルタエレメントのためのただ１つの結合手段を設けることが可能である。本発明の特に有利な構成では、結合手段が結合箇所の領域においてフィルタエレメントの間に設けられていて、特に１つのフィルタエレメントに堅固に取り付けられ、かつ他のフィルタエレメントに解離可能に取り付けられている。このように構成されていると、構造ユニットの正確に規定された組立て・分解が可能である。それというのはこの場合、フィルタエレメントに結合手段を取り付ける順序が決定されているからである。１箇所において結合を解離できることによって、個々のフィルタエレメントの交換が可能になる。
【０００８】
本発明の別の有利な構成では、結合手段がプラスチックから成っていて、有利には一体成形された係止部を介して、フィルタエレメントを形状結合的に結合している。このような結合部は工具なしに閉鎖・解離可能である。択一的に、結合特に堅固な固定を、接着又はこれに類したものによって行うことも可能である。同様にまた、螺合やねじ結合のような結合形式も可能である。
【０００９】
少なくとも２つのフィルタエレメントが液体によってほぼ平行に貫流可能であると、有利である。この場合有利にはフィルタエレメントが濾過率に関して異なっており、特に少なくとも１つのフィルタエレメントが目の細かいフィルタエレメントつまり微細フィルタエレメントとして形成され、かつ少なくとも１つのフィルタエレメントが目の粗いフィルタエレメントつまり粗フィルタエレメントとして形成されている。平行配置もしくは並列的な配置によって、フィルタによる処理量を高めることができ、このことは特に、異なった形式のフィルタ段階において有利である。それというのは、（通常処理量の小さい）微細フィルタは全処理量の一部しか引く受けず、十分な全処理量が保証されているからである。液体流の一部だけを高レベルに濾過することで、十分であると見なされる。
【００１０】
本発明の別の有利な構成では、少なくとも２つのフィルタエレメントが異なった大きさを有しており、特に同じ横断面積と異なった軸方向寸法とを有している。このことは特に微細フィルタと粗フィルタとを使用する場合に有利である。それというのは、このような場合には微細フィルタを小さく構成することができるからである。
【００１１】
本発明の別の有利な構成では、液体流を少なくとも２つの部分流、特に主流と二次流とに分割するための分割装置が設けられており、この場合有利には１つの液体流が、別個に分離されてフィルタエレメントを貫流した後で、異なった部分流に分割可能である。この場合、特に浄化率に関して異なった各１つの浄化液流と最高浄化液流とに分割されると、有利である。このような構成は、浄化される液体流を異なった目的のために、つまり純度に関してそれぞれ異なった要求を課せられている目的のために、使用したい場合に、特に有利である。分割装置が結合手段の一部であると、構成部材の数を減じることができるので、有利である。
【００１２】
また、フィルタエレメントがその端面で結合手段に接触していて、特に該結合手段によってもしくはその一部によって互いにシールされていると、特に有利である。このように構成されていると、結合手段は付加的にフィルタエレメント相互のシールに関する有利な機能を果たすことができ、このことは特に、１つの液体流を部分流に分割する場合に重要である。
【００１３】
本発明の別の有利な構成では、少なくとも１つのフィルタエレメントが、折られたペーパフィルタ、特に円筒形のベローズフィルタである。このようなフィルタエレメントは、半径方向において濾過を行うことができ、小さな容積で最大の濾過面積を有している。
【００１４】
本発明のさらに別の有利な構成では、フィルタが、特に内燃機関のためのオイル流を浄化するための主流・二次流交換フィルタとして、２つの円筒形のフィルタエレメント、特に微細フィルタと粗フィルタとから成っており、両フィルタエレメントは、微細フィルタが該微細フィルタに取り付けられた結合部材の係止突子を介して粗フィルタに結合されていることによって、フィルタカートリッジとしての構造ユニットを形成していて、フード状のフィルタケーシング内に組み込まれている。内燃機関のために使用する場合に、このような主流・二次流交換フィルタは特に適している。それというのは、内燃機関の異なった潤滑箇所においては異なった浄化率もしくは純度が望まれているからである。例えば弁においては、例えばクランク軸におけるよりも大きな浄化率もしくは純度が望まれている。このような交換フィルタは、オイルフィルタ交換時に簡単に古いフィルタと交換される。
【００１５】
本発明のさらに別の有利な構成では、フィルタ内に過圧弁が１つのフィルタエレメントを迂回するために、特に１つのフィルタエレメントの、フィルタカートリッジの底部に向けられた端壁の中央開口の領域に、設けられている。１つのフィルタエレメントが汚れによって目詰まりを起こし、必要だと見なされる最低処理率をもはや達成することができなくなると、液体流の少なくとも一部はフィルタエレメントを迂回することができる。これは、フィルタの一種の安全機能もしくは危機回避機能である。
【００１６】
実施例の記載
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１には、本発明によるフィルタ１１が部分的に断面されて示されており、このフィルタ１１の円筒形のシリンダ１２には、軸方向において該シリンダと整合するように目の細かい微細フィルタ１３と目の粗い粗フィルタ１４とが配置されている。これらのフィルタエレメントは中空円筒形の形式で形成されていて、ケーシング１２の内部高さの最大部分にわたって延びており、この場合粗フィルタ１４は、微細フィルタ１３のほぼ２倍の長さを有している。フィルタエレメント１３，１４の円形リング厚さ及び半径は、ケーシング１２の半径の約半分であり、両フィルタエレメント１３，１４において等しい。
【００１８】
微細フィルタ１３と粗フィルタ１４とは円筒形のベローズフィルタとして形成されており、それぞれここでは微細ペーパスリーブもしくは粗ペーパスリーブである微細ろ材１６もしくは粗ろ材１７から成っており、この微細ろ材１６及び粗ろ材１７は、シールのためにその端面にそれぞれ端部円板１８，１８′；１９，１９′を有している。ろ材１６，１７を互いに対して閉鎖する端部円板１８′，１９は、同一に形成されていることができ、その外径部でろ材を部分的に取り囲み、長手方向中心軸線に向かってほぼ円形の開口を形成している。
【００１９】
微細フィルタ１３は結合部材２１によって粗フィルタ１４と結合されており、この結合部材２１はほぼ円筒形をしていて、その最大部分は微細フィルタ１３の内部開口に達している。この場合結合部材２１は、半径方向内側に向かって延び次いでフィルタ１１の蓋１５に対して直角に延びる、端部円板１８′の区分によて形成された開口において、嵌合により固定されている。端部円板１８′の縁部３９の直ぐ上において、結合部材２１はその外側に環状の隆起部２３もしくは択一的に複数の突子を有しており、この隆起部２３もしくは突子は、縁部３９と接触して結合部材が開口から滑り落ちることを阻止する。
【００２０】
図１において下方に向かって突出している、粗フィルタ１４の端部円板１９の内縁部には、結合部材２１に一体成形された係止突子２４が係合しており、これらの係止突子２４は複数半径方向において分配配置されていて、軸方向に延びるように結合部材２１に一体成形されている。このようにして微細フィルタ１３と粗フィルタ１４とは、単純な差込み動作によって結合部材２１を用いて１つの構造ユニットに結合されることができ、この場合微細フィルタと結合部材との結合部は、簡単には解離できないように形成されている。
【００２１】
フィルタエレメントから成る構造ユニットをセンタリングするために、端部円板１８の内方に向かって突出した上側領域は、フィルタ蓋１５に向かって、Ｓ字形に２回内方に向かって曲げられた形状を有している。このようにして形成された開口内には、フィルタケーシング蓋１５の下側に一体成形されていて下方に向かって突出する短い管付加部２５が突入している。この管付加部２５は同時に中央のオイル流出開口２６を形成しており、このオイル流出開口２６は、雌ねじ山を備えている。微細フィルタスリーブケーシング１８と管付加部２５との間の結合部はシールされており、そのために例えばシールリング又は横断面円形の円形コードゴム（Ringschnurgummi）を使用することができる。
【００２２】
結合箇所の領域における微細フィルタ１３と粗フィルタ１４との間の結合部において必要なシールは、結合部材２１の、半径方向外側に向かって突出する環状部２２を介して行われ、この環状部２２の両面にはそれぞれフィルタの端部円板１８，１９′が接触している。この領域の詳細は図２に示されている。
【００２３】
フィルタ１１のケーシング底２０に対して、フィルタ１３，１４から成る構造ユニットは、特殊に成形された皿ばね２８を用いて支持される。この皿ばね２８のばね力は、主として構造ユニットの上側部分つまり端部円板１８のＳ字形の付加部から成る上側部分を、ケーシング蓋１５に圧着させるために働く。皿ばね２８は付加的に、構造ユニットの下端部をセンタリングするためにも役立つことができる。
【００２４】
縁曲げ（Umboerdeln）によってケーシング１２と結合されるケーシング蓋１５には、環状の横断面円形の円形シール２９が挿入されている。この円形シール２９はフィルタ１１を、該フィルタ１１が流出開口２６の雌ねじ山を用いて螺合される接触面に向かってシールする。さらに流出開口２６の周りには複数の流入開口３０が分配配置されている。これらの流入開口３０を通して、濾過もしくは浄化すべきオイルがフィルタ１１内に流入し（太い矢印参照）、非透過性の端部円板１８に沿って流れて、フィルタ１３，１４の周面とケーシング１２の内側との間におけるフィルタ１１の領域に流れ込む。そこでオイル流は、微細フィルタ１３と粗フィルタ１４もしくはろ材１６，１７を外側から内側に向かって貫流し、この際にオイルは汚れ及び汚染粒子を除去されて浄化される。ろ材１６，１７の内側周面においては、異なった形式で濾過されたオイルが流出し、中央の貫通部もしくはフィルタのそれぞれの内管を、オイル流出開口２６に向かって貫流する。
【００２５】
結合部材２１は上側領域に、半径方向内側に向かって延びる突出部４４を有している。導入端部に向かってくさび状に形成されたシール部材４５は、この突出部４４を取り囲んでおり、この突出部４４は、有利にはゴムから成るシール部材の相応に成形された溝４６に受容される。上からは二重壁の管４７がシール部材４５の中央開口に進入しており、この場合この結合部は、シール部材の開口の内側におけるシールリップによってシールされる。この管４７は、異なった純度に濾過されたオイルのための分割装置の一部を成している。内燃機関におけるフィルタの取付け後に、機関側に配置された管片４７はシール部材４５との関連において、中央部分４８か又は中間部分４９を通って流出する２つの部分流を互いに対してシールする。管４７の両方の壁は、周方向に分配配置された保持リブによって点状に互いに結合されていてもよく、このようになっていると、十分な貫流横断面を得ることができる。
【００２６】
安全かつ確実な機能を得るために、粗フィルタ１４の、ケーシング底に向けられた開口には、過圧弁３２が挿入されている。端部円板１９′は下側開口の領域において減径部３３として内方に向かって折られていて、ほぼ円筒形にケーシング１２の上側に向かって延びており、かつその端部に、半径方向に配置されていて内方に向かって２回９０°折られた舌片３４を備えている。内方に向かって減径部３３には、下側開口をシールする弁プレート３５が挿入されており、この弁プレート３５は有利には例えばプラスチックのような弾性材料から成っている。この弁プレート３５と舌片３４との間においてはコイルばね３６が緊縮されており、このコイルばね３６は、減径部３３に弁プレートをシール作用をもって座着させるために役立つ。コイルばね３６は円板３７を介して弁プレート３５に接触している。
【００２７】
コイルばね３６の強さは次のように、すなわち下から弁プレート３５に作用するオイル圧が規定の値を越えると、弁プレートがばね力に抗して撓んで、フィルタの外側領域から粗フィルタ１４の中央開口内へのオイルの直接的な流入が可能になるように、設定されている。このような過圧は例えば目詰まりしたフィルタエレメント１３，１４によって生じることがあり、この場合には過圧弁３２を通して、未濾過もしくは未浄化のオイルの内燃機関へのオイル供給が保証される。
【００２８】
図２には、微細フィルタ１３と粗フィルタ１４との間の結合箇所が拡大して示されているが、ここでは端部円板１８′，１９は斜線で示されている。ほぼ円筒形の結合部材２１は、微細フィルタ１３の端部円板１８′の中央開口に位置しており、この場合この両部材からの構造ユニットの解離は、環状の隆起部２３が図面において上方に向かって延びている縁部３９に接触していることによって、阻止される。同様に図示されている結合部材２１の係止突子２４は、端部円板１９の、下方に向かって延びている終端の縁部４０に係合して、結合部を形成している。
【００２９】
結合部材２１から半径方向に突出する環状部２２はその外径部に、上方に向かって延びる上側のシールリップ４１を有しており、このシールリップ４１はシール作用をもって端部円板１８′の下端面に接触している。ある程度半径方向内側に向かってずらされて、環状部２２の下側から突出する下側のシールリップ４２が設けられており、このシールリップ４２も同様にシール作用をもって粗フィルタ端部円板１９の上端面に接触している。少なくとも環状部２２は両シールリップ４１，４２と共に回転対称的であり、その結果シールリップはその全周に沿って両端部円板を互いにシールする。このシール作用はしたがって極めて効果的であり、これによって両フィルタ１３，１４もしくは両端部円板の間において未濾過のオイルが中央の流出通路に進入することは確実に回避される。シールリップ４１；４２の代わりに、有利にはシールリング又は成形シール部材のようなシール部材、又は弾性材料製の一体に射出成形されたシールリップを、環状部２２に設けて、必要なシールを行うことも可能である。
【００３０】
これによって結合部材２１の隆起部２３及び係止突子２４を用いて、両フィルタ１３，１４は結合されて１つの構造ユニットにまとめられ、この場合結合部材の一部は同時に、両フィルタのシール作用をも保証する。
【００３１】
作用
フィルタエレメント及び結合部材２１の製造過程後に、結合部材２１にはまず初めシール部材４５が差し込まれ、次いで結合部材２１は端部円板１８′における開口に押し込まれる。この際に隆起部２３は縁部３９に係止し、結合部材は微細フィルタ１３と堅固に結合されている。管４７は内燃機関に位置している。
【００３２】
次に、選択的に既に過圧弁３２を備えている粗フィルタ１４が、係止突子２４を備えた結合部材の、微細フィルタ１３から突出している端部に被せ嵌められ、この際に係止突子２４は粗フィルタ１４のケーシング縁部に係止して結合部を形成する。このステップは手によって行うことができるが、係止による結合部のコンセプトに基づいて機械的に実行すると有利である。
【００３３】
結合部材２１を用いて１つにまとめられる両フィルタエレメント１３，１４から成る構造ユニットは、いまや極めて簡単にフィルタケーシング１２内に挿入されることができ、このフィルタケーシング１２の底部２０には皿ばね２８が設けられている。これによってフィルタエレメント相互の嵌合時における難しさ又は、フィルタケーシング内部における複雑化された差し合わせが省かれる。最後にフィルタケーシング蓋１５がフィルタケーシング１２に装着され、縁曲げ（Umboerdeln）又はこれに類した作業によってフィルタケーシングと結合され、この場合管付加部２５は微細フィルタ１３の端部円板１８の上側部分にシール作用をもって係合する。
【００３４】
完成したフィルタ１１は、フィルタカートリッジとして使用されて、例えば管付加部２５における雌ねじ山を用いて内燃機関に固定され、この場合シールは横断面円形の円形シール２９を介して行われる。フィルタケーシング蓋１５におけるオイル流入開口３０を介して、汚れた未浄化のオイル（太い矢印参照）が内燃機関からフィルタ内に流入する。このオイルは、フィルタエレメント１３，１４の外側とケーシング内壁との間の領域に流れ込み、そこで分割され、そして同時に微細フィルタ１３と粗フィルタ１４とを通して流される（小さな矢印参照）。ろ材１６，１７の内側において、浄化されたオイルは両ろ材１６，１７から流出し、この場合各処理量もしくは処理能力は、フィルタジオメトリと、特に濾過率（Filtergrad）とに関連している。
【００３５】
次いで、粗フィルタ１４を貫通した浄化済みオイル流は管４７の中央部分を通ってフィルタ１１から流出させられ（中位の太さの矢印参照）、かつ微細フィルタ１３を貫流する浄化済みオイル流は管４７の壁の間を通ってフィルタ１１から流出する（中位の太さの矢印参照）。フィルタ１１の外側において、有利には接続面に沿って、図示されていない形式で、両オイル流は互いに隔てられてさらに搬送されることができる。例えば最高に浄化されたオイル流（Reinstoelstrom）は弁を潤滑するために使用され、これに対して普通に浄化されたオイル流（Reinoelstrom）は、例えばクランク軸のようなあまり負荷されない潤滑箇所のために使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フィルタカートリッジケーシング内における２つのフィルタエレメントと結合部材とから成る本発明によるフィルタの一部を断面して示す図である。
【図２】 結合部材と両フィルタエレメントとの結合部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１１ フィルタ、１２ ケーシング、１３ 微細フィルタ、１４ 粗フィルタ、１５ 蓋、１６，１７ ろ材、１８，１８′，１９，１９′ 端部円板、２０ ケーシング底、２１ 結合部材、２２ 環状部、２３ 隆起部、２５ 管付加部、２６ オイル流出開口、２８ 皿ばね、２９ 円形シール、３０ オイル流入開口、３２ 過圧弁、３３ 減径部、３４ 舌片、３５ 弁プレート、３６ コイルばね、３７ 円板、３９ 縁部、４０ 縁部、４１ シールリップ、４４ 突出部、４５ シール部材、４６ 溝、４７ 管

Claims (9)

1. 円筒形に形成された第１のフィルタエレメントと第２のフィルタエレメントとを備えたフィルタ（１１）であって、両フィルタエレメントが共通のフィルタカートリッジに軸方向で相前後して連続するように配置されており、両フィルタエレメントが、シールのためにその端面にそれぞれ環状の端部円板を有している形式のものにおいて、
   両フィルタエレメント（１３，１４）を互いに結合して、フィルタカートリッジ内に配置される１つの構造ユニットを形成する結合部材（２１）が設けられており、
   該結合部材（２１）が、前記環状の端部円板（１８，１８′；１９，１９′）のうちの、第１のフィルタエレメント（１３）の、第２のフィルタエレメント（１４）側に設けられた端部円板（１８′）の開口を貫いて延びる管状部分と、該管状部分の外周面に設けられた環状の隆起部（２３）とを有しており、該隆起部（２３）が、結合部材（２１）と第１のフィルタエレメント（１３）との結合のために該第１のフィルタエレメント（１３）の、第２のフィルタエレメント（１４）側に設けられた端部円板（１８′）の縁部（３９）に、第２のフィルタエレメント（１４）と反対の側から係合しており、
   結合部材（２１）がさらに、管状部分の、第２のフィルタエレメント（１４）側の端部から延びている複数の係止突子（２４）を有しており、該係止突子（２４）が、結合部材（２１）と第２のフィルタエレメント（１４）との結合のために該第２のフィルタエレメント（１４）の、第１のフィルタエレメント（１３）側に設けられた端部円板（１９）の縁部（４０）に、第１のフィルタエレメント（１３）と反対の側から係合していることを特徴とするフィルタ。
2. 第１及び第２のフィルタエレメント（１３，１４）が液体によって平行に貫流可能に配置されており、両フィルタエレメントが濾過率に関して互いに異なっており、一方のフィルタエレメントが目の細かいフィルタエレメントとして形成され、かつ他方のフィルタエレメントが目の粗いフィルタエレメントとして形成されている、請求項１記載のフィルタ。
3. 第１及び第２のフィルタエレメント（１３，１４）が異なった大きさを有していて、同じ横断面積と異なった軸方向寸法とを有している、請求項１又は２記載のフィルタ。
4. 液体流を２つの部分流、つまり主流と二次流とに分割するための分割装置が設けられており、１つの液体流が、少なくとも部分的に、切り離されてフィルタエレメントを貫流した後で、浄化率に関して異なった各１つの浄化液流と最高浄化液流とに分割可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタ。
5. 分割装置が結合部材の一部である、請求項４記載のフィルタ。
6. フィルタエレメント（１３，１４）がその端面で結合部材に接触していて、該結合部材によって互いにシールされている、請求項１から５までのいずれか１項記載のフィルタ。
7. 少なくとも１つのフィルタエレメントが、折られたペーパフィルタである、請求項１から６までのいずれか１項記載のフィルタ。
8. フィルタが、内燃機関のためのオイル流を浄化するための主流・二次流交換フィルタであり、第１及び第２のフィルタエレメントがそれぞれ、微細フィルタ（１３）と粗フィルタ（１４）とを形成しており、両フィルタエレメントは、微細フィルタが該微細フィルタに取り付けられた結合部材（２１）の係止突子（２４）を介して粗フィルタに結合されていることによって、フィルタカートリッジとしての構造ユニットを形成していて、フード状のフィルタケーシング（１２）内に組み込まれている、請求項１から７までのいずれか１項記載のフィルタ。
9. 過圧弁（３２）が１つのフィルタエレメントを迂回するために、１つのフィルタエレメントの、フィルタカートリッジの底部に向けられた端壁の中央開口の領域に、設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のフィルタ。

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