JP4809429B2 - フィルタエレメント及び、該フィルタエレメントを収容するのに適したフィルタハウジング - Google Patents

Description

本発明は、フィルタエレメント及び、該フィルタエレメントを収容するのに適したフィルタハウジングであって、フィルタエレメントが、円筒形の軸線の方向で貫流可能な多孔性のフィルタ材料コアと、該フィルタ材料コアの一端を半径方向においてシール作用をもって取り囲むフレームとが設けられており、該フレームがシール兼保持手段を備えていて、該シール兼保持手段を介してフィルタエレメントが解離可能にシール作用をもってフィルタハウジング内に挿入可能である形式のものに関する。

フィルタ材料コアは例えば、ＥＰ０９００１１８Ｂ１及びＷＯ０２／２０１３５Ａ２に基づいて公知の濾過材から成っている。流体は、このようなハニカム状に形成されたフィルタエレメントでは次のように流れる。すなわちこの場合、濾過される流体が一端において流入する管状の流れ通路が、それぞれ他端において閉鎖されており、これによって流体はこれらの流れ通路の周壁を通って隣接した流れ通路に流入することができ、そして隣接した流れ通路の反対側の端部はそれぞれ閉鎖されている。

このような濾過材から成るフィルタエレメント、つまりこのようなフィルタ材料コアを備えたフィルタエレメントは、ＥＰ０９００１１８Ｂ１の図１３に基づいて公知の構成では、フレームを備えている。このフレームは一側においてシール作用をもってかつ堅くフィルタ材料コアと結合されており、かつ他側に保持兼シール手段を備えており、これによりフレームは、分割可能なフィルタハウジングの分割平面において、該分割平面において閉鎖されるフィルタハウジング部分の、軸方向において作用する対応受けの間で、シール作用をもって受容され、かつ軸方向において固定されることができる。

本発明の課題は、このようなフィルタエレメントの構造及び取扱い性を改善することである。さらにまた特に、自動車、特に、極めて塵埃の多い雰囲気における使用のために適しているような商用車において、エンジン吸気フィルタとして使用されるような場合における、確実な状態位置と振動を減衰する支承形式とが、得られることが望まれている。

この課題を解決するために本発明では、請求項１の特徴部記載のように、すなわち、冒頭に述べた形式のフィルタエレメントにおいて、フレームが、フィルタ材料コアに向かって開放する第１のリング溝を有しており、該第１のリング溝が完全に、発泡された充填材料によって満たされており、発泡された充填材料が、既にフィルタ材料コアに接触している第１のリング溝に、発泡を目的として、該第１のリング溝に設けられた充填開口を通して充填された液体から、成っているようにした。

このようなフィルタエレメント並びに該フィルタエレメントを受容するために適したフィルタハウジングの有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１は、フィルタハウジングと交換可能なフィルタエレメントとを示す分解図であり、
図２は、図１に示されたフィルタエレメントの流入側端部を縦断面して示す斜視図であり、
図３は、図１に示されたフィルタハウジングの流入側端部を、挿入されたフィルタエレメントと共に縦断面して示す斜視図であり、
図４は、図２の実施例とはフレームの構成が異なっているフィルタエレメントの流入側端部を縦断面して示す斜視図であり、
図５は、図１に示されたフィルタハウジングの流出側端部を、その内部に挿入された固定フィルタエレメントと共に示す断面図であり、
図６は、図５に示された固定フィルタエレメントを流入側から見て示す斜視図であり、
図７は、フィルタエレメントフレームの第１のリング溝に通じる充填開口の領域を断面して示す図である。

図１に分解図で示されたフィルタは、商用車のエンジン吸気フィルタである。このようなフィルタが使用される商用車は、極めて多くの塵埃を含有する大気中においても使用するのに適していなくてはならない商用車である。

フィルタハウジングは第１のハウジング部分１と第２のハウジング部分２とから成っている。この場合第１のハウジング部分１はハウジング周壁であり、第２のハウジング部分２はフィルタのハウジングカバーを形成している。フィルタの貫流は、図１に示された流れ矢印のように、濾過される空気はハウジングカバー２を通って流入し、ハウジング周壁を通ってフィルタハウジング１，２から流出する。フィルタハウジングを通る途中で、空気は被濾過体としてフィルタエレメント３を軸方向で貫流し、次いで同様に、後置されたフィルタ固定挿入体４を軸方向に貫流した後で、第１のハウジング部分１のハウジング周壁から流出する。

フィルタエレメント３は円筒形のフィルタ材料コア５と、該フィルタ材料コア５の一端を取り囲むフレーム６とを有している。フィルタエレメント３のフィルタ材料コア５がその流入端部に設けられたフレーム６内に支承されている支承形式については、以下においてまず初め図２を参照しながら説明する。

フィルタ材料コア５は、冒頭に述べた特許明細書ＥＰ０９００１１８Ｂ１及びＷＯ０２／２０１３５Ａ２に基づいて公知の濾過材である。このようなフィルタ材料コア５は、二重壁のフィルタ帯材を中央のコア条片７に巻き付けることによって形成され、従ってこのようなフィルタエレメント３は巻成フィルタエレメントとも呼ばれる。渦巻状に巻成された二重壁のフィルタ帯材によって、明細書の導入部において記載された、被濾過媒体のための軸方向の流れ通路が生ぜしめられる。

二重壁のフィルタ帯材はそれぞれ１つの滑らかに連続する外壁を有している。巻成されたフィルタ帯材は、フィルタエレメント３において半径方向外側に連続的に滑らかなフィルタ帯材外壁が位置するように、方向付けられている。

フレーム６は、図２に示された構成ではポット形に形成されている。このフレームのポット底には、フィルタエレメント３に軸方向で導入される被濾過媒体、ここでは特に浄化される塵埃含有の空気である被濾過媒体のための、複数の管状の供給管片８が設けられている。

ポット形のフレーム６の縁部領域は、フィルタ材料コア５を、シール作用をもって受容するために働く。フレーム６の周壁領域は、内部に円筒形の内壁９を有しており、この内壁９にはフィルタ材料コア５を、その巻成された形で押し込むことができる。押し込まれたポジションにおける固定のため及び、フレーム６の内壁９とフィルタ材料コア５の外壁との間におけるシール作用を得るために、以下に記載のシール兼固定処置が施される。

フレーム６の内壁９には、半径方向内側に向かって開放した第１のリング溝１０が設けられている。半径方向外側に向かって、この第１のリング溝１０からは半径方向の充填開口２７が延びている。この半径方向の開口は、リング溝１０を外から、該リング溝１０の内部において発泡可能な充填材料１１で満たすために、働く。半径方向の充填開口２７は逆止弁２６を備えていることができ（図７）、このようになっていると、充填された充填材料は、外方に向かって自動的に、つまり発泡する充填材料の圧力下で閉鎖するリング溝１０内において、該リング溝１０を完全に満たしながら、発泡することができる。

リング溝１０の完全な充填と同時に、フィルタ材料コア５の外壁表面へのある程度の進入を保証するために、軸方向において第１のリング溝１０に隣接して、各１つの第２のリング溝１２が設けられている。この第２のリング溝１２の横断面は有利には、第１のリング溝１０の横断面よりも小さい。第１のリング溝１０に隣接した第２のリング溝１２を設けることによって、第１のリング溝１０に、発泡された状態で余剰になる材料を供給することができる。それというのは、この余剰材料は、フィルタ材料コア５の外壁を確実に湿らしながら、隣接した第２のリング溝１２に流出することができるからである。第２のリング溝１２は、単に、第１のリング溝１０から流出する余剰材料を受容するために働き、充填材料１０によって完全に満たされる必要はなく、また完全に満たされることは望まれてもいない。

フレーム６は、実質的に剛性の安定した材料から成っており、特に、フィルタエレメントの交換時に第１のフィルタハウジング部分１からフィルタエレメント３を引き出すためのグリップとして働くことが望まれている。引出し補助としてフレーム６は、その軸方向における自由端部に、リングカラー１３を備えており、このリングカラー１３は、取外しグリップとして機能するのに有利な形状を有している。すなわち、フィルタエレメント３はその交換時に、取外しグリップとして働くこのリングカラー１３を用いて、手によって第１のフィルタハウジング部分１から引き出されることができる。リングカラー１３は、フィルタエレメント３の第２のシール部材１７の保持体であってよい。

図４に示された実施形態が、図２に示された実施形態と異なっている主要な点は、図４の実施形態ではフレーム６が、供給管片８を一体成形された底部を有していないことである。さらに図４の実施形態では、第２のシール部材１７はリングカラー１３に対して間隔をおいて形成されている。

以下においては、フィルタハウジング１，２におけるフレーム６を介したフィルタエレメント３の支承及びシールを、図３に示された構成との関連において述べる。

組み立てられた状態において、つまりフィルタハウジング１，２が閉鎖されている状態において、両フィルタハウジング１，２は軸方向において、端部にそれぞれＵ字形に形成されたハウジングリングウェブ１４，１５を介して、互いに内外で係合している。フィルタハウジング１，２はこれによって半径方向においてセンタリングされている。

フィルタハウジング１，２に対して半径方向、つまり特に第２のフィルタハウジング部分２に対して、フィルタエレメント３は、フレーム６の外周壁に一体成形された嵌合ウェブ１５（図４参照）を介してセンタリングされている。

フィルタハウジング１，２の外における大気とフィルタエレメント３の清浄室との間におけるシールのためには、フィルタエレメント３のフレーム６に設けられた、有利には一体に射出成形された弾性的なシール部材が働き、つまり第１のシール部材１６が第１のフィルタハウジング部分１に対するシール作用をもって働き、第２のシール部材１７が、第２のフィルタハウジング部分２に対するシール作用をもって働く。

第１のシール部材１６はフレーム６の流出側の端面に設けられている。この場合リング状の第１のシール部材１６は、半径方向内側の領域１８と半径方向外側の領域１９とを有している。第１のシール部材１６の半径方向内側の領域１８は、フレーム６の端面に形状結合式（formschluessig）に接触している。この半径方向内側の領域１８は、第１のハウジング部分１におけるハウジング側の対応受けに対するフレーム６の対応受けとして働く。第２のハウジング部分２の内部におけるハウジング側の対応受けに対する対応受けとしては、フレーム６から半径方向に張り出しているリングウェブ２０が働き、このリングウェブ２０はフレーム６の流出側の端面領域に位置している。フィルタハウジング１，２の閉鎖された状態において、フィルタエレメント３は、フレーム６を介して、かつそこで事実上リングウェブ２０を介して、両ハウジング部分１，２の間において、軸方向で堅く緊締されている。フレーム６の、フィルタハウジング１，２に向けられた対応受けのうちの１つが、リングウェブ２０の領域において第１のシール部材１６の弾性的なシール材料によって覆われているので、リングフィルタエレメント３の、相応に弾性的な軸方向の応力が、該リングウェブ２０のフレーム６を介してフィルタハウジング１，２の内部において存在している。ハウジングリングウェブ１４，１４′は互いに次のように形成され、つまり互いに次のように合わせられている。すなわちこの場合ハウジングリングウェブ１４，１４′はフィルタハウジング１，２の閉鎖時に軸方向において互いに接触しておらず、これによってフレーム６の支承に関して軸方向におけるダブルの嵌合が該フレーム６のリングウェブ２０を介して回避されるようになっている。

半径方向外側の領域１９において第１のシール部材１６は、リングウェブ２０の対応配置された端面から鋭角を成して、フィルタの貫流方向に突出している。この領域において第１のシール部材１６は弾性的に変形可能であり、かつ次のように、すなわちこの第１のシール部材１６がフィルタハウジングの閉鎖時に第１のハウジング部分１の対応配置された対応受けに対して特に軸方向のシール作用を加えるように、予負荷されている。これによって第１のハウジング部分１とフレーム６との間における特に確実なシール作用が与えられている。この場合、フィルタハウジング１，２にはフィルタエレメント３を軸方向で支承するために単に対応受けだけが設けられていて、これらの対応受けの間にフィルタエレメント３が該フィルタエレメント３に設けられたリングウェブ１３を介して緊締されるようになっていると有利である。

第２のシール部材１７はラジアルパッキン、つまり半径方向シール部材であり、これは特にフレーム６と堅く結合されていて、フレーム６と第２のハウジング部分２との間におけるシールのために働く。

図３の実施形態では第２のシール部材１７がフィルタエレメント３の流入側の端部の直ぐ近くに位置しているのに対して、図４に示された実施形態では第２のシール部材１７は、軸方向においてフレーム６のリングウェブ２０の近傍に設けられており、このリングウェブ２０はフレーム６に軸方向でフィルタハウジング１，２の内部において固定されている。両方の第２のシール部材１７は機能的には、フレームにおけるその軸方向での配置形式とはまったく無関係に完全に同じである。

図３に示された第２のハウジング部分２の構成では、該第２のハウジング部分２の流入側の領域に、複数の渦流発生通路２１が設けられている。これらの渦流発生通路２１は、その内部において流入側に自体公知の形式で渦流発生器２２が設けられていることにより、渦流を発生させるように働く。渦流発生通路２１内には、フィルタハウジング１，２の閉鎖状態において、フレーム６の底部に図３における該フレーム６の構成において設けられている供給管片８が進入していて、それぞれの渦流発生通路２１が全体として１つの分離サイクロンを生ぜしめている。このサイクロンには渦流作用によって汚れ粒子が半径方向外側に向かって押し退けられ、これによって汚れ粒子は供給管片８と渦流発生通路２１との間におけるリング室内に移動させられ、そこで堆積する。これらのリング室から、そこで分離された汚れ粒子は、供給管片８の外壁と第２のフィルタハウジング部分２のハウジング壁との間における汚れ捕集室２８内に流出することができる。第２のフィルタハウジング部分２における閉鎖可能な開口２３を通して、汚れ捕集室２８内に堆積した粒子状の汚れを吸い出すことができる。従って、上に述べた個々のサイクロンは、全体として汚れを予め分離することができる。
また、フレーム６を受容するために働く第２のフィルタハウジング部分２が、フィルタエレメント・フレーム６の供給管片８に配属もしくは対応配置された端部に、該供給管片８に配属もしくは対応配置された渦流を発生させる流入通路２１を備えており、これらの流入通路２１がフィルタエレメント３の円筒形の各供給管片８と共に、該供給管片８の数に相当する数の分離サイクロンを形成しているような構成が可能である。

フィルタエレメント３のフレーム６の底部に個々のサイクロンの一部を組み込むことによって得られる、このようなプレセパレータの本発明による構成には、フィルタハウジングが開放されるフィルタエレメント交換時に、自動的に第２のハウジング部分２の内部における汚れ捕集室２８が開放されるという大きな利点がある。これによって汚れ捕集室２８に集められた汚れ粒子は、そのために吸込み装置を使用する必要なしに、自動的に落下することができる。

図１及び図３に示された第２のフィルタハウジング部分２の構成では、この第２のフィルタハウジング部分２は、別個に製造された２つの部分エレメントから、つまり第１の部分エレメントである第２のフィルタハウジング部分２の外壁２′と、第１の部分エレメントを形成する挿入部分２′′とから成っている。渦流発生器２２は、外壁２′と挿入部分２′′とに分割されている部分エレメントから成っている。このように部分エレメント２′，２′′に分割することによって、つまり初めに別個に製造された後でフィルタ組立て時に例えば相互の係止によって互いに結合されねばならない部分エレメント２′，２′′に分割することによって、この渦流発生器２２は製造技術的に合理的に製造可能である。互いに平行に貫流可能な複数の渦流発生器２２を、単に一回のプラスチック射出成形によって２つの個別部材２′，２′′から製造することができる。

流出側において第１のフィルタハウジング１には、フィルタ固定挿入体４が図５及び図６に示されているように設けられている。このフィルタ固定挿入体４は流出側に取外しグリップ２４を備えている。半径方向外側には、第１のハウジング部分１に対するシールのためにフォームラバーパッキン２５が設けられている。

フィルタエレメント３は流出側の端部において、相応に形成された、つまり半径方向内側に向かって狭められた、第１のフィルタハウジング部分の区分２９によって、半径方向でセンタリングされている（図６）。

図７には、第１のリング溝１０における逆止弁２６の１実施形態が示されている。逆止弁２６のこの構成では、フレーム６のプラスチック成形時に、該フレーム６に、弾発的な戻り作用を有するばね舌片が一体成形されている。

付言すれば、明細書及び特許請求の範囲に記載されたすべての特徴的な構成は、個々においても任意に組み合わせられた形態においても、本発明に属するものである。

フィルタハウジングと交換可能なフィルタエレメントとを示す分解図である。 図１に示されたフィルタエレメントの流入側端部を縦断面して示す斜視図である。 図１に示されたフィルタハウジングの流入側端部を、挿入されたフィルタエレメントと共に縦断面して示す斜視図である。 図２の実施例とはフレームの構成が異なっているフィルタエレメントの流入側端部を縦断面して示す斜視図である。 図１に示されたフィルタハウジングの流出側端部を、その内部に挿入された固定フィルタエレメントと共に示す断面図である。 図５に示された固定フィルタエレメントを流入側から見て示す斜視図である。 フィルタエレメントフレームの第１のリング溝に通じる充填開口の領域を断面して示す図である。

Claims (11)

1. フィルタエレメント（３）であって、長手方向において貫流可能な多孔性の円筒形のフィルタ材料コア（５）と、該フィルタ材料コア（５）の一端側の半径方向外側の外周をシール作用をもって取り囲むフレーム（６）とが設けられており、該フレーム（６）がシール兼保持手段を備えていて、該シール兼保持手段を介してフィルタエレメント（３）が解離可能にシール作用をもってフィルタハウジング（１，２）内に挿入可能である形式のものにおいて、
   フレーム（６）がその内壁（９）に、フィルタ材料コア（５）に向かって半径方向に開放する第１のリング溝（１０）を有しており、
   該第１のリング溝（１０）が完全に、発泡された充填材料（１１）によって満たされており、
   発泡された充填材料が、既にフィルタ材料コア（５）に接触している第１のリング溝（１０）に、発泡を目的として、該第１のリング溝（１０）に連通するようにフレーム（６）に設けられた充填開口（２７）を通して充填された液体から、成っていることを特徴とするフィルタエレメント（３）。
2. 第１のフィルタハウジング部分（１）と第２のフィルタハウジング部分（２）とを備えた分割されたフィルタハウジングに挿入されるためのフィルタエレメント（３）であって、
   フレーム（６）が、軸方向で互いに隔てられた２つのシール部材（１６，１７）を、両フィルタハウジング部分（１，２）のうちのそれぞれ１つに配属するために有している、請求項１記載のフィルタエレメント（３）。
3. フレーム（６）の保持手段が、半径方向に張り出したリングウェブ（２０）を有しており、該リングウェブ（２０）を介してフィルタエレメントが軸方向で、分割可能なフィルタハウジング（１，２）の対応受けの間において緊締されている、請求項１又は２記載のフィルタエレメント（３）。
4. リングウェブ（２０）がその軸方向の両端面のうちの少なくとも１つに、第１の弾性的なシール部材（１６）を有しており、
   該弾性的なシール部材（１６）が、半径方向内側に位置する第１の領域（１８）においてフレーム（６）の端面に設けられており、該第１の領域（１８）は、フィルタハウジング（１，２）内にフィルタエレメント（３）が挿入された状態において、フィルタハウジング側の対応受けに対して支持されており、
   第１のシール部材（１６）が、その半径方向外側に向かって残っている領域において、軸方向及び半径方向に弾性的に自由に変形可能に形成されていて、フィルタハウジング（１，２）内へのフィルタエレメント（３）の挿入時に、半径方向及び軸方向に隣接するフィルタハウジング側の対応受けの内部において、相応な変形を生ぜしめるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）。
5. 弾性的な第２のシール部材（１７）が、軸方向で第１のシール部材（１６）から間隔をおいて、フレーム（６）から半径方向外側に向かって、半径方向のシールのために、フィルタハウジング（１，２）の対応配置された領域に向かって突出している、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）。
6. 第１のリング溝（１０）に軸方向で隣接して、それぞれ少なくとも１つの別の第２のリング溝１２が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）。
7. 少なくとも第１のリング溝（１０）が、半径方向外側に向かって延びる充填開口（２７）を備えている、請求項１から６までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）。
8. 充填開口（２７）に逆止弁（２６）が配属されている、請求項７記載のフィルタエレメント（３）。
9. フレーム（６）がフィルタエレメント（３）の対応する端部を端面側において取り囲んでおり、リングウェブ（２０）が、フレーム（６）のこの軸方向端部に対して間隔をおいて位置している、請求項１から８までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）。
10. フレーム（６）が、フィルタエレメント（３）の所属の軸方向端部をポット状に取り囲んでいて、該フレーム（６）のポット底に、フィルタエレメント（３）に流入する被濾過体のために、軸方向外側に向かって突出する複数の供給管片（８）が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（３）及び該フィルタエレメントを受容するフィルタハウジングであって、自動車、特に商用車におけるエンジンの吸気を濾過するためのフィルタエレメント（３）及び該フィルタエレメントを受容するフィルタハウジング。

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