JP4780028B2

JP4780028B2 - エレメント交換型流体フィルタ

Info

Publication number: JP4780028B2
Application number: JP2007122835A
Authority: JP
Inventors: 義広大橋
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2027-05-07
Also published as: JP2008274915A

Description

本発明は、エレメント交換型流体フィルタに関し、更に詳しくは、環状のチェックバルブを備えると共に、部品点数を必要最小限にできるエレメント交換型流体フィルタに関する。本エレメント交換型流体フィルタは、内燃機関、特に自動車等のエンジン用オイルフィルタに適用することができる。

従来より、キャップ及びケースからなるケーシング内にフィルタエレメントを収容してなるエレメント交換型の流体フィルタにおいて、ケースに流体であるオイルの排出孔を備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
上記従来のエレメント交換型流体フィルタは、例えば、図８に示すように、キャップ１００及びケース１０１からなるケーシング１０２内にフィルタエレメント１０３を収容してなる。ケース１０１の底部には、オイルの排出孔１０４とオイルの流入路１０５が開口する。また、排出孔１０４の側壁には、通常の使用時にオイルを排出する排出路１０６と、オイル交換時にドレンを排出するためのドレン路１０７が開口している。更に、フィルタエレメント１０３を支持する円筒状のプロテクタ１０８の嵌合部が排出孔１０４に挿入されている。このプロテクタ１０８には、ケース１０１の底部で流入路１０５の開口を塞ぐ環状のチェックバルブ１１０と、排出孔１０４の側壁とプロテクタ１０８の間の液密を確保するＯリング１１１が装着されている。更に、排出路１０６とドレン路１０７は異なる油回路であるため、この間の液密を確保するＯリング１１２が設けられている。

特開平１１−１０４４１０号公報

しかし、上記従来のエレメント交換型流体フィルタでは、ドレンシール部材であるＯリング１１１、１１２やバルブ１１０などの部品点数が多く、その結果組み付け工数も多くなり作業が煩雑になってしまう。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、環状のチェックバルブを備えると共に、部品点数を必要最小限にできるエレメント交換型流体フィルタを提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．筒状のフィルタエレメントと、前記フィルタエレメントを収容すると共に互いに着脱可能な第１ケーシング部材及び第２ケーシング部材とからなるケーシングと、
前記第２ケーシング部材に設けられ、前記フィルタエレメントの内周側に挿入される円筒状のプロテクタと、前記第１ケーシング部材の底部に形成され、且つ前記プロテクタの先端側の嵌合部が嵌入されると共に前記ケーシング内の流体を排出する排出路と、前記第１ケーシング部材の底部に形成されると共に流体を前記ケーシング内に供給する流入路と、前記排出路に開口すると共に前記ケーシング内の流体を排出するドレン路と、前記プロテクタに装着されると共に前記排出路と前記ドレン路との間の液密を確保するドレンシール部材と、前記プロテクタの嵌合部に装着されると共に、外周部が前記ケーシング内で該流入路の開口を塞ぎ、且つ弾性変形によって湾曲可能な環状のチェックバルブと、を備えるエレメント交換型流体フィルタであって、前記チェックバルブの内周側端部は、その側面が前記プロテクタと密着し、その上面が前記フィルタエレメント又は該フィルタエレメントに設けられるエレメントシール部材と密着し、且つその底面が前記第１ケーシング部材の底面と密着しており、前記チェックバルブと前記ドレンシール部材とを連結する連結体を更に備え、且つ前記チェックバルブと前記ドレンシール部材と前記連結体とは一体形成されていることを特徴とするエレメント交換型流体フィルタ。
２．前記プロテクタの前記チェックバルブの装着部位には、該チェックバルブの内周側端部の側面が嵌合する嵌合溝が形成されている上記１．記載のエレメント交換型流体フィルタ。
３．前記連結体は軸方向に沿った棒形状であると共に、前記プロテクタの前記連結体の装着部位には該連結体が収容される収容溝が形成されている上記１．又は２．に記載のエレメント交換型流体フィルタ。

本発明のエレメント交換型流体フィルタによれば、図１に例示するように、チェックバルブ１２の外周部が流入路１０内の流体の逆流を防ぐためフィルタが接続されたエンジンの潤滑不良を起こすことがない。更に、チェックバルブ１２の内側端部が、プロテクタ１３、フィルタエレメント５又はそのエレメントシール部材２２、並びに第１ケーシング部材２の三方向に密着して液密を保つ。このため、ドレン路１１が開口するプロテクタ１３の外周側と第１ケーシング部材２との間の隙間が他の部位と接続されることがなく、各ケーシング部材内の流体がドレン路１１に漏れ出ることがない。また、第１ケーシング部材の底面とチェックバルブとの間を満たす未ろ過流体、及び第２ケーシング部材内を満たす未ろ過流体と、フィルタエレメントの内周側とプロテクタの外周側との間を満たすろ過流体、及びプロテクタの外周側と排出路の内周側とを満たすろ過流体と、が互いに混合されないように液密を確実に確保することができる。
更に、図８に例示する、未ろ過流体がドレン路１１に漏れ出ることを防止するシール部材１１１が不要となるため、部品点数を低減させることができる。これにより、組立工程の簡略化をすることができるため、生産性を高めることができる。また、フィルタエレメントの交換時には、チェックバルブを必ず外すのでドレンシール部材も一緒に必ず取り外される。これにより、ドレンシール部材の交換忘れを防止することができる。

また、チェックバルブとドレンシール部材を連結する連結体を備えると共にチェックバルブとドレンシール部材と連結体は一体形成されているので、これらチェックバルブとドレンシール部材とが別部品である場合に比べて部品点数を低減させることができる。これにより、組立工程の簡略化を行うことができ生産性を高めることができる。また、フィルタエレメントの交換時には、チェックバルブを必ず外すのでドレンシール部材も一緒に必ず取り外される。これにより、ドレンシール部材の交換忘れを防止することができる。
前記プロテクタのチェックバルブの装着部位にチェックバルブの内側端部が嵌合する嵌合溝が形成されている場合は、チェックバルブを容易に適正位置に装着することができる。しかも、チェックバルブが嵌合溝に嵌合することで、フィルタエレメントが適切に装着されていることを目視で確認することができる。
更に、前記連結体が軸方向に沿った棒形状であると共に前記プロテクタの前記連結体の装着部位には連結体が収容される収容溝が形成されている場合は、連結体がプロテクタと排出路に挟まれて、他の部位に隙間を生じさせることがないので、これらプロテクタと排出路の間の液密性を高めることができる。

本発明に係るエレメント交換型流体フィルタは、図１に例示するように、フィルタエレメント５と、フィルタエレメントを収容すると共に互いに着脱可能な第１ケーシング部材２及び第２ケーシング部材３とからなるケーシング４と、第２ケーシング部材に設けられ、フィルタエレメントの内周側に挿入される円筒状のプロテクタ１３と、第１ケーシング部材の底部に形成され、且つプロテクタの先端側の嵌合部が嵌入されると共にケーシング内の流体を排出する排出路９と、第１ケーシング部材の底部に形成されると共に流体をケーシング内に供給する流入路１０と、排出路に開口すると共にケーシング内の流体を排出するドレン路１１と、プロテクタに装着されると共に排出路とドレン路との間の液密を確保するドレンシール部材１５と、プロテクタの嵌合部に装着されると共に、外周部が第２ケーシング内で流入路の開口を塞ぎ、且つ弾性変形によって湾曲可能な環状のチェックバルブ１２と、を備えるフィルタである。

上記「ケーシング」を構成する上記「第１ケーシング部材」及び「第２ケーシング部材」の材質としては、例えば、金属製、合成樹脂製等を挙げることができる。また、上記第１及び第２ケーシング部材の着脱形態としては、例えば、（１）互いに螺合可能な雄ネジ部及び雌ネジ部からなる形態、（２）互いに螺合可能な溝部及び凸部からなる形態（「バヨネット構造」とも言う。）等を挙げることができる。
上記「フィルタエレメント」は、外周側から中心軸部へ流体を通過させることによってろ過するための筒状部材であり、材質及び構造を特に限定しない。また、フィルタエレメントは筒状体であるが、外周側と内周側の形状が相似であってもよいし異なっていてもよい。更に、中心軸部の一端面が開口していればよく、他端面は開口してもよいし、閉じていてもよい。
また、フィルタエレメント５は、図１に例示するように、内周側と外周側の流体が混合しないように「エレメントシール部材２２」を内周面と隣接する端面に設けることができる。
上記「プロテクタ」の形状としては、例えば多数の透孔を有するものを挙げることができる。また、上記プロテクタの材質としては、例えば、金属製、合成樹脂製等を挙げることができる。

上記「排出路」は、上記第１ケーシング部材の底部に形成されて該プロテクタの嵌合部が嵌入する限り、その形状、大きさ等は特に問わない。この排出路は、例えば、エンジン潤滑経路に接続されることができる。
上記「流入路」は、上記第１ケーシング部材の底部に開口する限り、その形状、大きさ、個数等は特に問わない。この流入路は、例えば、上記排出路を中心として１個又は複数個を放射状に適宜間隔を置いて配置することができる。また、この流入路は、例えば、オイルポンプに接続されることができる。
上記「ドレン路」は、上記排出路に開口する限り、その形状、大きさ、個数等は特に問わない。このドレン路は、例えば、上記排出路を中心として１個又は複数個を放射状に適宜間隔を置いて配置することができる。また、このドレン路は、例えば通常は閉鎖されているが、フィルタエレメント交換時にはオイルパンに連通し、ケーシング内のオイルをオイルパンに排出することができる。

上記「ドレンシール部材」は、上記プロテクタの嵌合部に装着されると共に上記排出路と上記プロテクタの間の液密を確保する限り、その形状、大きさ、個数等は特に問わない。このドレンシール部材は、例えば、ゴム製のＯリングとすることができる。
上記「チェックバルブ」は、シール部材及び流入路の逆止弁として機能する。また、上記プロテクタの嵌合部に装着されると共にケーシング内で上記流入路の開口を塞ぐ環状のものである限り、その形状、大きさ等は特に問わない。このチェックバルブの材質としては、弾性変形によって外周部が湾曲可能な樹脂又はエラストマー等の弾性体からなる。このチェックバルブの内側端部は三方向、つまり、その側面が前記プロテクタと密着し、その上面が前記フィルタエレメント又は該フィルタエレメントに設けられるエレメントシール部材と密着し、かつその底面が前記第１ケーシング部材の底面と密着していることが好ましい。更に、内側端部は、その縦断面形状が扁平としてもよい。内側端部を扁平とすることで、その上面及び底面の密着する面積がより広くなり、液密をより確保することができるからである。
また、上記プロテクタのチェックバルブの装着部位には、チェックバルブの内側端部が嵌合する嵌合溝が形成されるようにできる。

更に、チェックバルブ１２は例えば図５及び６に例示するように、連結体２０を介してドレンシール部材１５と連結され、且つ一体形成されていてもよい。
上記「連結体」は、上記チェックバルブと上記ドレンシール部材を連結する限り、その形状、大きさ、個数等は特に問わない。これらチェックバルブとドレンシール部材と連結体は一体形成される。この連結体は軸方向に沿った棒形状であるようにできる。また、棒形状の連結体である場合、例えば図７に示すように、上記プロテクタ１３の連結体２０の装着部位には連結体２０が収容される収容溝２１が形成されているようにできる。

以下、図面を用いて参考例及び実施例により本発明を具体的に説明する。尚、本実施例では、本発明に係る「エレメント交換型流体フィルタ」として、内燃機関であるエンジンのシリンダブロック（図示せず）に装着されるオイルフィルタを例示する。
（１）オイルフィルタの構成
本参考例に係るオイルフィルタ１は、図１に示すように、金属製で相対回転により互いに螺合可能なケース２（本発明に係る「第１ケーシング部材」として例示する。）及び有底円筒状のキャップ３（本発明に係る「第２ケーシング部材」として例示する。）からなるケーシング４を備えている。
上記キャップ３の外周面には、雄ネジ部２ａが形成されていると共に、Ｏリングが装着されている。また、上記ケース２の内周面には雌ネジ部３ａが形成されている。これら雄ネジ部２ａと雌ネジ部３ａとを螺合させて、Ｏリングを介してキャップ３及びケース２を螺合させると、ケーシング４の内部がシール（液密に保持）される。

上記キャップ３の内部には、多数の透孔６を有する合成樹脂製の円筒形状のプロテクタ１３が設けられている。このプロテクタ１３の外周には、濾紙をひだ折り菊花状に折曲げ形成してなるフィルタエレメント５が装着されている。

上記プロテクタ１３は、基端部に形成されたフランジ部８と、基端部付近の内部に形成されたバネ受け部１４と、嵌合部に形成された油路連結部１８と、を備えている。フランジ部８はキャップ３の内部に形成されたプロテクタ保持部１９に摺動可能に支持されると共に、プロテクタ保持部１９の縁部に形成されたストッパ２３により脱落が防止される。また、キャップ３とプロテクタ１３とが一体回転するための係合爪などの係合機構が設けられている。
プロテクタ１３のバネ受け部１４とプロテクタ保持部１９の間にはコイルスプリングから成るサポートスプリング７が設けられている。このサポートスプリング７は、上記プロテクタ１３をケース２側に付勢している。

ケース２の底部の中心にはオイルの排出路９が開口している。この排出路９はエンジン潤滑部に連通している。この排出路９に対して上記プロテクタ１３の油路連結部１８が嵌入されている。排出路９は奥部が細くなるようにテーパ状になっており、これに合わせて油路連結部１８も先細りのテーパ状になっている。これにより、組み立て時に油路連結部１８を容易に排出路９に案内することができる。
ケース２の底部の排出路９近傍にはオイルの流入路１０が開口している。流入路１０は排出路９を中心として１箇所配置されている。各流入路１０は合流してオイルポンプに連通している。

更に、排出路９の側壁にはドレン路１１が開口している。ドレン路１１は排出路９を中心として１箇所配置されている。各ドレン路１１は合流しており、フィルタエレメント５の交換時にはオイルパンに連通している。

次に、流入路１０及び排出路９近傍のシール構造について説明する。上記プロテクタ１３の嵌合部には、Ｏリング１５（本発明に係る「ドレンシール部材」として例示する。）が装着されている。また、嵌合部の上部にはチェックバルブ１２が装着されている。

チェックバルブ１２は、図２及び図３に示すように、扁平な円環形状で、内側端部１２ａの断面形状は四角形であり、外側端部は外側ほど薄くなっている。チェックバルブ１２は外周縁１２ｂをケース２の底部に接触させて流入路１０の開口を塞ぎ、ケーシング４内のオイルが流入路１０に逆流することを防止する。

上記プロテクタ１３のチェックバルブ１２の装着部位には、チェックバルブ１２の内側端部１２ａが嵌合する嵌合溝１６が形成されている。嵌合溝１６の位置は、上記フィルタエレメント５が適正に装着された状態でチェックバルブ１２がフィルタエレメント５に接するものとしている。また、嵌合溝１６の底面における直径はチェックバルブ１２の内径より大きく設定している。

また、上記プロテクタ１３はサポートスプリング７によりケース２側に付勢されているので、チェックバルブ１２の内側端部１２ａはフィルタエレメント５とケース２の底面により軸方向に圧接されて密着している。更に、チェックバルブ１２の内側端部１２ａは、プロテクタ１３の嵌合溝１６に嵌ることにより伸ばされるので嵌合溝１６の底面から周方向外側への圧力も受けている。したがって、チェックバルブ１２の内側端部１２ａは三方向に密着しており、ケース２とプロテクタ１３の間の液密性を高めている。

Ｏリング１５は、プロテクタ１３に形成された装着溝１７に装着されている。装着溝１７は、プロテクタ１３を排出路９に組み付け時にドレン路１１よりも奥側に位置するように配置されている。このＯリング１５は排出路９とプロテクタ１３の間の液密を確保してドレン路１１をシールする。

（２）オイルフィルタの作用
次に、上記構成のオイルフィルタ１の作用について説明する。
先ず、組立て時には、フィルタエレメント５をプロテクタ１３に装着し、その後にチェックバルブ１２及びＯリング１５を各々嵌合溝１６と装着溝１７に取り付ける。ここで、フィルタエレメント５が適正に装着されていれば、チェックバルブ１２の内側端部１２ａがプロテクタ１３の嵌合溝１６に正常に嵌合される。そして、チェックバルブ１２がフィルタエレメント５の抜け落ちを防止して、キャップ３とプロテクタ１３とフィルタエレメント５とチェックバルブ１２を一体化して扱うことができるようになる。更に、プロテクタ１３の油路連結部１８をケース２の排出路９に挿入しつつキャップ３をケース２に対して螺合させる。

エンジン停止時にはケーシング４内のオイルが流入路１０に逆流しようとするが（図１中、矢印で示す。）、チェックバルブ１２の外周縁１２ｂがケース２の底面に接すると共に、内側端部１２ａが三方向から圧接されて液密が確保されているので、オイルが漏れ出ることが防止される。また、ドレン路１１のケーシング４側はチェックバルブ１２によりシールされ、奥側はＯリング１５によりシールされているので、ドレン路１１に対してもオイルが漏れることは防止される。

そして、エンジン始動後は、流入路１０からオイルがケーシング４内に供給される。この時、チェックバルブ１２の外周側が変形して（図１中、想像線で示す。）、オイルはケーシング４内に流入される。オイルはフィルタエレメント５でろ過されてプロテクタ１３の透孔６を通過し、油路連結部１８を経て排出路９から排出される。

また、フィルタエレメント５の交換時には、図４に示すように、キャップ３をケース２から取り外す。これにより、プロテクタ１３が排出路９から取り出され、ケース２の底部に貯留したオイルはドレン路１１から流出される。プロテクタ１３に一体化されたフィルタエレメント５は、チェックバルブ１２を取り外すことにより交換可能になる。

（３）参考例の効果
本参考例のオイルフィルタ１によると、チェックバルブ１２の内側端部１２ａが、プロテクタ１３とフィルタエレメント５とケース２との三方向に密着しているので、ケーシング４内と排出路９の間の液密を確実に確保することができる。

更に、本参考例では、プロテクタ１３のチェックバルブ１２の装着部位にチェックバルブ１２の内側端部１２ａが嵌合する嵌合溝１６を形成しているので、チェックバルブ１２を容易に適正位置に装着することができる。しかも、チェックバルブ１２が嵌合溝１６に嵌合することで、フィルタエレメント５が適切に装着されていることを確認することができる。更に、組立て時において、チェックバルブ１２がフィルタエレメント５の抜け落ちを防止してキャップと一体化されるので、フィルタエレメント５の落下などの事故を防止することができる。

（４）チェックバルブ１２及びＯリング１５が一体化した例
また、チェックバルブ１２及びＯリング１５が連結体２０により一体化した実施例を図５及び６に示す。
図５及び６に示すように、チェックバルブ１２とＯリング１５は連結体２０により連結されている。また、これらチェックバルブ１２とＯリング１５と連結体２０はゴム製で一体形成されている。連結体２０は、棒状で２箇所に設けられている。連結体２０はプロテクタ１３の表面上に配置され、排出路９との間で押圧される。
このように、チェックバルブ１２とＯリング１５と連結体２０は一体形成されているので、これらチェックバルブ１２とＯリング１５とが別部品である場合に比べて部品点数を低減させることができる。これにより、組立工程の簡略化を行うことができ生産性を高めることができる。また、フィルタエレメント５の交換時には、チェックバルブ１２を必ず外すのでＯリング１５も一緒に必ず取り外される。これにより、Ｏリング１５の交換忘れを防止することができる。

尚、本発明においては、上記参考例及び実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記参考例では、プロテクタ１３のチェックバルブ１２の装着部位にチェックバルブ１２の内側端部１２ａが嵌合する嵌合溝１６を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、嵌合溝１６を形成しなくてもよい。この場合は、プロテクタ１３の形状を簡素化することができる。
また、上記実施例では、連結体２０はプロテクタ１３の表面上に配置されるようにしたが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、プロテクタ１３の連結体２０の装着部位に連結体２０が収容される収容溝２１を形成するようにしてもよい。この場合、連結体２０がプロテクタ１３と排出路９に挟まれることないので、これらプロテクタ１３と排出路９の間の液密性を高めることができる。
また、上記実施例では、連結体２０は２本の棒状であるようにしたが、これに限定されず、例えば、１本あるいは３本以上でもよく、若しくはメッシュ状や円筒状などとしてもよい。

エレメント交換型流体フィルタの部品点数を削減する技術として利用される。特に、内燃機関で使用されるオイルをろ過するオイルフィルタの部品点数を削減する技術として好適に利用される。

参考例に係るフィルタのエンジン停止時の縦断面図である。チェックバルブとＯリングをプロテクタに装着する前の斜視図である。チェックバルブとＯリングをプロテクタに装着した後の斜視図である。参考例に係るフィルタのエレメント交換時の縦断面図である。連結体を有するチェックバルブとＯリングをプロテクタに装着する前の斜視図である。連結体を有するチェックバルブとＯリングをプロテクタに装着した後の斜視図である。その他の形態のプロテクタを説明するための斜視図である。従来のフィルタを説明するための縦断面図である。

符号の説明

１；オイルフィルタ、２；ケース、３；キャップ、４；ケーシング、５；フィルタエレメント、９；排出路、１０；流入路、１１；ドレン路、１２；チェックバルブ、１３；プロテクタ、１５；Ｏリング（ドレンシール部材）、１６；嵌合溝、２０；連結体、２１；収容溝、２２；エレメントシール部材。

Claims

筒状のフィルタエレメントと、
前記フィルタエレメントを収容すると共に互いに着脱可能な第１ケーシング部材及び第２ケーシング部材とからなるケーシングと、
前記第２ケーシング部材に設けられ、前記フィルタエレメントの内周側に挿入される円筒状のプロテクタと、
前記第１ケーシング部材の底部に形成され、且つ前記プロテクタの先端側の嵌合部が嵌入されると共に前記ケーシング内の流体を排出する排出路と、
前記第１ケーシング部材の底部に形成されると共に流体を前記ケーシング内に供給する流入路と、
前記排出路に開口すると共に前記ケーシング内の流体を排出するドレン路と、
前記プロテクタに装着されると共に前記排出路と前記ドレン路との間の液密を確保するドレンシール部材と、
前記プロテクタの嵌合部に装着されると共に、外周部が前記ケーシング内で該流入路の開口を塞ぎ、且つ弾性変形によって湾曲可能な環状のチェックバルブと、を備えるエレメント交換型流体フィルタであって、
前記チェックバルブの内周側端部は、その側面が前記プロテクタと密着し、その上面が前記フィルタエレメント又は該フィルタエレメントに設けられるエレメントシール部材と密着し、且つその底面が前記第１ケーシング部材の底面と密着しており、
前記チェックバルブと前記ドレンシール部材とを連結する連結体を更に備え、且つ前記チェックバルブと前記ドレンシール部材と前記連結体とは一体形成されていることを特徴とするエレメント交換型流体フィルタ。
前記プロテクタの前記チェックバルブの装着部位には、該チェックバルブの内周側端部の側面が嵌合する嵌合溝が形成されている請求項１記載のエレメント交換型流体フィルタ。
前記連結体は軸方向に沿った棒形状であると共に、前記プロテクタの前記連結体の装着部位には該連結体が収容される収容溝が形成されている請求項１又は２に記載のエレメント交換型流体フィルタ。