JP5144743B2 - スピンオンフィルタカートリッジ - Google Patents

Description

本発明はスピンオンフィルタカートリッジに関する。

流体システムにおいて、フィルタはしばしば小さくすることができるが、しかし通常は決定的な部品となりうる。燃料伝達システムにおいて、たとえば、この部品はエンジンの上流の燃料をろ過し、水および／または汚染物の悪影響を避ける。しばしば好ましいフィルタの構成は、「スピンオン（spin-on）」フィルタカートリッジを備え、これは、狭い空間（たとえば、込み合ったエンジン区画）に容易に取り付けることができる。スピンオン取り付けにより、ネジ付き取付スタッドへのフィルタカートリッジの単純な動作により、接続が形成され、またシールが形成される。

ネジ付きカートリッジ部品を使用することなくスピンオン取り付け可能なフィルタカートリッジを提供する。

ネジ付きカートリッジ部品を使用することなくスピンオン取り付け可能なフィルタカートリッジが提供される。このカートリッジは、キャニスタと、フィルタ素子と、スピンオン取り付け中に非ネジ係合を可能とするアダプタ取付プレートと、を有する。このようにして、このカートリッジは、製造が安価な単純な構成を備えることができる。

フィルタカートリッジ２０およびアダプタ６０を有するフィルタ１０の上面図である。 フィルタカートリッジ２０およびアダプタ６０を有するフィルタ１０の断面図である。 フィルタカートリッジ２０の上面図である。 フィルタカートリッジ２０の断面図である。 フィルタカートリッジのアダプタ取付プレート２４の斜視図である。 フィルタカートリッジのアダプタ取付プレート２４の上面図である。 フィルタカートリッジのアダプタ取付プレート２４の断面図である。 フィルタカートリッジのアダプタ取付プレート２４の断面図である。 アダプタ取付スタッド６１の斜視図である。 アダプタ取付スタッド６１の側面図である。 アダプタ取付スタッド６１の断面図である。 アダプタ取付スタッド６１の背面図である。 アダプタ取付スタッド６１の拡大図である。 アダプタキャリア６２の斜視図である。 アダプタキャリア６２の上面図である。 アダプタキャリア６２の側面図である。 アダプタキャリア６２の断面図である。 アダプタキャリア６２の拡大図である。 アダプタラッチ部６３の斜視図である。 アダプタラッチ部６３の上面図である。 アダプタラッチ部６３の底面図である。 アダプタラッチ部６３の断面図である。 アダプタラッチ部６３の拡大図である。 フィルタカートリッジ２０および、スタッド−キャリア非ラッチ状態のアダプタ６０の側面図である。 フィルタカートリッジ２０および、スタッド−キャリアラッチ状態のアダプタ６０の断面図である。 フィルタカートリッジ２０および、スタッド−キャリアラッチ状態のアダプタ６０の側面図である。 フィルタカートリッジ２０および、スタッド−キャリアラッチ状態のアダプタ６０の断面図である。

図面を参照し、まず図１を参照すると、フィルタ１０が示されている。動作において、ろ過される流体は、入口ポート１１を通じてフィルタ１０に入る。その後、流体は、入口チャンバ１２、１３を通りフィルタ媒体（すなわち以下で説明されるフィルタ媒体３３）に進み、ここでろ過される。ろ過された流体は、出口チャンバ１４、１５を通り、出口ポート１６を通ってフィルタ１０を出る。

フィルタカートリッジ２０
フィルタ１０はフィルタカートリッジ２０（図２参照）を有する。フィルタカートリッジ２０は、キャニスタ２１と、フィルタ素子２２と、フィルタキャップ２３と、アダプタ取付プレート２４と、負荷バネ２５、２６と、を有する。

キャニスタ２１は、開口端部およびその反対側の閉鎖端部を備える円筒形シェル３０を有する。シェル３０は、たとえば、延伸金属（たとえば鋼鉄）から形成でき、および／または１部品として形成できる。リム３１がキャニスタの開口端部を囲み、シール３２（たとえば、弾性体シール）を受け入れるように形状つけられる。組み立てられたフィルタ１０において、シール３２は、キャニスタ２１とフィルタ１０の他の部品（すなわち以下の説明するアダプタフード６４）との間で界面をシールする。より小さな寸法のフィルタにおいて、たとえば、キャニスタの直径は、約１０ｃｍから約１５ｃｍにすることができ、また長さは、約２０ｃｍから約４０ｃｍにすることができる。

フィルタ素子２２は、長手方向プリーツの円筒形の集合体であるフィルタ媒体３３有する。入口チャンバ１３は、プリーツの半径方向外側の山の外側に位置し、出口チャンバ１４は、プリーツの半径方向内側の山の内側に位置する。プリーツの数は、たとえば、約６０から約８０の間（たとえば、７０）とすることができ、２０ミクロン以上に対してフィルタ効率は少なくとも８０％（たとえば９０％）とすることができる。

フィルタ素子２２は、必ずしも必要ではないが、中心チューブ３４を含む。フィルタ素子２２の床３５は、フィルタ媒体３３の環状面をシールし、また、内側チャンバ−１４のこの端部を閉鎖する。また、床３５は、負荷バネ２６および／または負荷バネ２７のための台３６を含むことができる。フィルタ素子２２の天井３７は、フィルタ媒体３３の対応する環状面をシールし、また、内側チャンバ１４内を延びる溝３８を形成する。溝３８はシール３９（たとえば弾性体シール）を保持する。

図示のフィルタキャップ２３は、天蓋部４１（窓４２を備える）、棚部４３、およびフランジ部４４を有する。これらの部分４１、４３、４４は開口中央領域を囲む。天蓋部４１は、キャニスタの開放端部に向かって外側にフレア状に開く。窓４２は、キャップ２３の内側（中央開放領域）から、キャップ２３の外側（内側チャンバ１３）への流れ通路を形成する。

キャップの棚部４３は、天蓋部４１の上縁から半径方向外側に延びる。捕獲フランジ部４２は、天蓋の下縁から半径方向内側に延びる。棚部４３は、アダプタ取付プレート２４の一部（すなわち以下で説明する肘部５２）のための棚を形成し、また、フランジ部４２は溝３８内でシール３９を捕獲する。

アダプタ取付プレート２４（図３参照）は、キャニスタの開放端部に向かって傾斜するスカート部５０を有する。縁部５１は、プレートの外側縁を形成し、肘部５２は、スカート部５０と縁部５１とを接続する。組み立てられたカートリッジ２０において、縁部５１は、キャニスタ２１の縁に着座し、肘部５２は、キャップの棚部４３上に静置する。

スカート部５０の内側辺部５３は、中央開口５４を形成する。辺部５３は、非円形の通路を形成し、この非円形の通路は、スクープ区域５５および隣接するスクープ区域を橋渡しする傾斜区域５６を有する。取付プレート２４は、少なくとも４つのスクープ−傾斜区域５５−５６、少なくとも６つのスクープ−傾斜区域５５−５６、および／または少なくとも８つのスクープ−傾斜区域５５−５６を含むことができる。図示のプレート２４は、８つのスクープ−傾斜区域５５−５６を有し、傾斜区域５６は時計周り方向に傾斜する。いくつかまたは全ての傾斜区域５６に、補強リブ５７を提供することができる。

負荷バネ２５、２６（図２参照）はフィルタ素子２２を上方に付勢する。この付勢は、溝に保持されたシール３９をキャップのシール押圧部分４４に対して着座させ、キャップの棚部４３をアダプタ取付プレート２４の肘部５２に対して保持し、また、プレートの縁部５１をキャニスタの溝３８に対して押し付ける。

アダプタ６０
フィルタ１０は、アダプタ６０を有する（図１、３、４、５、６参照）。アダプタ６０は、取付スタッド６１、キャリア６２、ラッチ部材６３、およびフード６４を有する。フィルタカートリッジ２０を取り付けるために、フィルタカートリッジ２０が取付スタッド６１上でスピンさせられる。キャリア６２は、フィルタカートリッジ２０に取り付けられフィルタカートリッジをスピン中に保持する。

ラッチ部材６３は、スタッド−キャリア非ラッチ状態（図１、図７）とスタッド−キャリアラッチ状態（図８）との間でアタプタ６０が転位することを許容する。ラッチされていない状態において、キャリア６２はラッチ部材６３および回転するフィルタカートリッジ２０とともに回転する。ラッチ状態において、キャリア６２は、静止位置を保ち、取付スタッド６１およびラッチ部材６３はキャリア６２に対して回転できる。

取付スタッド６１（図４）は、一緒にチャンバ１４からチャンバ１５への通路を形成する部分６５、６６および６７を有する。部分６５は、キャリア６２の内ネジと噛み合う外ネジを有する。部分６６は、キャニスタ溝３８に保持され且つキャップ部分４２により捕獲されるシール３９のためのシールを提供する。部分６７は、アダプタ６０をカートリッジ２０に取り付けるときのスタッドの挿入ヘッドを形成する。ネジ部６５はポケット６８を有し、ネック部６７は穴６９が設けられる。

キャリア６２（図５）は、ステム部７０およびスカート部７１を有する。ステム部７０は内ネジ７２、半径方向に突き出したタブ７３、およびスロット７４を有する。タブ７３は１８０°離れており、スロット７４は、最も近いタブから反時計回り方向に約３５°離れている。保持溝７５がステム部７０の遠位端近傍に位置し、保持部７６が保持溝７５内に位置する（図１）。

キャリアのスカート部７１は、複数のブレード状要素７７を含み、これらはピン歯車のようにステム部７０から突き出している。図示の要素７７は、それぞれサメのひれ（フィン）の形状を備え、平坦な先端区域７８および先端区域に向かう傾斜区域７９を備える。傾斜区域７９は、接続される先端区域７８に向かってそれぞれ反時計回り方向に傾斜（登り勾配）する。各先端区域７８の両側は、連続する傾斜区域７９に向かって厚さが増大する。

ラッチ部材６３（図６）は、内側リング部８０と外側境界部８１とを備える。リング部８０は、平坦な軸面を備える環状形状である。スロット８２、ポケット８３、および棚部８４がリング部８０に形成される。スロット８２およびポケット８３は、リングの厚さにわたって完全に延び、棚部８４はリングの厚さの一部にわたって延びる。スロット８２および棚部８４は、リングの幅の全体わたって延び、ポケット８３はそうではない。スロット８２は半径方向に約１８０°離れており、棚部８４はスロット８２の１つと半径方向に同一の広がりを持つ。ポケット８３は、棚部無しスロット８２から反時計回り方向に約１５°から約４０°離れる。バネ８５が棚部８４内に位置し、アダプタ６０をスタッド−キャリアラッチ状態（図８）にバイアスする。アダプタ６０が、スタッド−キャリア非ラッチ状態にあるとき、ボール８６はポケット８３内に位置する（図７）。

ラッチ部材の境界部８１は、テーパーの付いた上面および平坦な下面を備え、スタッド状の脚部８７が下面から突き出す。脚部８７は、ペアとしてグループ化され、４ペアの脚部８７が境界部８１の円周の周りで等間隔に配置される。各ペア内の２つの脚部８７の間の空間は、アダプタ取付プレート２４の傾斜区域５３の中間の幅に対応する。ペア状にグループ化された脚部８７の非対面側部８８は、下方向に傾斜している。

組み立てられたアダプタ６０（図１、７、８）において、取付スタッド６１は、キャリア６２内に位置決めされ、ラッチ部材６３は、キャリア６２の周りに位置決めされる。キャリアのステム部７０は、スタッドのネジ部６５上でネジとめされる。ラッチ部材６３は、キャリアステム部７０の周りでスリップされ、保持部７６がこの部分を互いに保持する。キャリアタブ７３は、ラッチスロット８２のスライド運動のために位置する。

アダプタ６０がスタッド−キャリア非ラッチ状態にあるとき（図７）、ボール８６は、キャリアポケット７４およびラッチポケット８３により形成された区画内にトラップされる。キャリアタブ７３は、ラッチスロット８２の時計周り方向の側部に対して当接し、バネ８５は、ラッチ棚部８４上で圧縮される。この状態において、取付スタッド６１はキャリア６２に対して回転することができる。

アダプタ６０がスタッド−キャリアラッチ状態（図８）にあるとき、ロックボール８は、スタッドポケット６８およびキャリアポケット７４により形成される区画内にトラップされる。キャリアタブ７３は、ラッチ部材スロット８２の反時計周り方向の側部に当接し、バネ８５がラッチ部材棚部８４および隣接するラッチ部材スロット８２にわたって延びる。この状態において、キャリア６２は、取付スタッド６１に関して静止した状態であり、ラッチ部材６３はキャリア６２に対して回転することができる。

ポート提供フード６４（図１）は、リム９２を備えるドーム状の壁９１、入口通路９３、出口通路９４、およびスタッド接続通路９５を含むことができる。通路９３および通路９４の開口端部は、入口ポート１１および出口ポート１６をそれぞれ形成する。これらの通路９３、９４のポート形成端部はネジ切りすることができ、または、流体システム全体（たとえば、燃料運搬システム）の入口／出口流体ラインへ接続するように他のように構成される。

入口通路９３は、入口ポート１１から通路９５を取り囲む環状空間９６へ導かれる。通路９３およびこの空間９６は入口チャンバ１２を形成する。通路９５は、出口通路９４内に導かれ、これは出口ポート１６に導かれる。フードの通路９４、９５は、取付スタッド６１の中空内部とともに、出口チャンバ１５を形成する。

通路９５は、スタッド部６５上の外ネジと噛み合う内ネジを備える。組み立てられたフィルタ１０において、フードのリム９２は、キャニスタリムシール３２に着座し、それによりキャニスタフード界面においてる入口チャンバからの流体の漏れを防止する。

カートリッジ−アダプタ組立体
流体システムにおいて、取付スタッド６１およびフード６４は、システムに対して静的に取り付けられ、これらは取付台表面（たとえばエンジン室内の壁）に対してまたは互いに対して回転しない。キャリア６２およびラッチ部材６３は、取付スタッド６１に対して組み立てられたままであり、カートリッジフィルタ２０とともに取り除かれ／交換されない。

フィルタカートリッジ２０の組み立ての前は、アダプタ６０は、ラッチ部材６３内のバイアスバネ８５により、スタッド−キャリアラッチ状態（図８）である。ラッチされた状態において、ボール８６はスタッドポケット６８およびキャリアポケット７４により形成された区画内にある。キャリア６２は、スタッド６１に対して回転し、キャリア６２およびラッチ部材６３は互いに回転する。

アダプタ６０上にフィルタカートリッジ２０を取り付けるために、スタッド６１は、キャニスタ２１内に挿入され、また内側チャンバ１４内に挿入される。スタッドのネック部６７は、カートリッジ２０がアダプタ６０に対して傾かないことを確保するために、一時的にシール３９に整合することができる。

その後、フィルタカートリッジ２０は、取付スタッド６１に対して回転される（すなわちスピンされる）。回転の間、キャリアのスカート部７１は、アダプタ取付プレート２４のスカート部５０の下でスリップする。特に、サメのひれ形状の要素７７は、プレートの内側縁部５３を通る。より詳細には、先端区域７８がプレートのスクープ区域５５を通過し、傾斜区域５６に追従する。プレートの傾斜区域５６の上方傾斜、およびその反時計周り方向の傾斜方向、キャリアの傾斜区域７９の傾斜する厚さとその時計回り方向の傾斜の方向は、この挿入を容易にする。

キャリア６２に対するラッチ部材６３の回転は、ボール８６をキャリア−ラッチ部材区画（スタッドポケット６８とキャリアポケット７４とにより形成される区画）から、キャリアポケット７４とラッチ部材ポケット８３とにより形成される区画に移動させる。アダプタ６０は、それにより、スタッド−キャリア非ラッチ状態に変更される。この状態において、キャリア６２およびラッチ部材６３はスタッド６１に対して回転できる。

ラッチされた状態において、ラッチ部材の脚部８７は、アダプタ取付プレート２４の傾斜区域５６の上に立つ。さらに、フィルタカートリッジ２０のスピンは、ラッチ部材６３の回転を生じさせ、キャリア６２の回転を生じさせない。フィルタカートリッジ２０、キャリア６２、およびラッチ部材６３は、シール３２が（キャニスタリム３１とフードリム９２との間で緊密に着座し）、シール３９が（溝３８、キャップフランジ４４、およびスタッド部６６に対して）緊密に着座するまで、スタッド６１をねじ込む。

組み立てられたフィルタ１０において、ろ過される流体は入口ポート１１に入り、入口チャンバ１２（フード通路９３および環状空間９６により形成される）を通過し、アダプタ取付プレート２４のスクープ区域５５を通過し、フィルタキャップ２３の窓４２を通過し、入口チャンバ１３（キャニスタ２０とフィルタ媒体３３の外側表面と間）に入る。流体は、その後、半径方向内側に進み、媒体３３によりろ過される。ろ過された流体は、出口チャンバ１４から、取付スタッド６１を通って流れ、出口チャンバ１５（フード通路９４および９５により形成される）に入り、出口ポート１６を通って出る。

むすび
フィルタカートリッジ２０は、アダプタ取付目的のためのネジ部品を用いずに構成することができ、ネジ付きの取付スタッドにスピンオン取付できることが理解されるであろう。

フィルタ１０、フィルタカートリッジ２０、アダプタ取付プレート２４、アダプタ６０、および／またはフード６４は、特定の実施形態に関して図示および説明されたが、本明細書および添付図面を参照することにより、当業者は等価な代替構成および修正構成を理解するであろう。たとえば、説明された半径方向内側への流体流れの代わりに、半径方向外側への流れを採用することができる（この場合、ポート１１／１６、チャンバ１２／１５、チャンバ１３／１４、および通路９３／９４は入口−出口の役割が交換される。）。

上で説明された要素（たとえば、部品、組立体、システム、装置、構成物等）により実行される様々な機能に関して、このような要素を説明するために用いられる用語（「手段」としての言及を含む）は、特に指定しない限り、機能を実現する開示された構造と構造的に等価でなくても、説明された要素の特定される機能を実行する任意の要素（つまり機能的に等価なもの）に対応することを意図している。さらに、本発明の特定の特徴は、１つまたは複数の図示された実施形態において説明されたかもしれないが、与えられた特定の用途に望ましくまた有利であれば、このような特徴は、他の実施形態の他の特徴と組み合わせることができる。参照により統合された主題が本開示の明細書で明示的に説明された主題に不一致がある場合、不明確な点および／または不明瞭な点を取り除くために必要な範囲は後者が支配する。特に明示がない限り、方向に関する修飾語（たとえば、上方、下方、頂部、底部、上、下、床、天井等）は、説明を容易にするためだけに用いられており、部品を特定の向きに限定するものではない。

Claims (5)

1. 取付スタッド（６１）を備えるアダプタ（６０）とともに用いるスピンオンフィルタカートリッジ（２０）であって、前記フィルタカートリッジ（２０）は、取り付けのために前記取付スタッド（６１）の周りでスピンさせられ、前記アダプタ（６０）は、スカート部分（７１）を有するキャリア（６２）を備え、前記キャリア（６２）は前記取付スタッド（６１）に組み立てられたままであり、前記アダプタ（６０）は、ラッチ部材（６３）を有し、前記ラッチ部材（６３）は、前記アダプタ（６０）が、前記キャリア（６２）が前記取付スタッド（６１）に対して回転する状態と、前記キャリア（６２）が前記取付スタッド（６１）に対して静止したままの状態との間で転換することを可能にし、
   前記フィルタカートリッジ（２０）は、開口端部、前記開口端部を囲むリム（３１）、および前記カートリッジ（２０）と前記アダプタ（６０）との間の界面をシールするための前記リム（３１）に位置決めされるシール（３２）、を有するキャニスタ（２１）と；
   前記キャニスタ（２１）内に位置決めされるフィルタ素子（２２）とを有し、前記フィルタ素子（２２）は、前記取付スタッド（６１）に着座したときに外側チャンバ（１３）と内側チャンバ（１４）との間の界面をシールするシール（３９）を有し；
   前記フィルタカートリッジ（２０）は、前記キャニスタの開口端部と前記フィルタ素子（２２）との間で前記キャニスタ（２１）内に位置決めされる、アダプタ取付プレート（２４）を有し、
   前記アダプタ取付プレート（２４）は、内側周辺部（５３）を形成するスカート部分（５０）を有し、前記内側周辺部（５３）は、非ネジ中央開口部（５４）を画定し且つ非円形通路に追従し、前記キャリアのスカート部分（７１）は、前記フィルタカートリッジ（２０）の前記取付スタッド（６１）に対する回転の間、前記プレートのスカート部分（５０）の下でスリップする、スピンオンフィルタカートリッジ（２０）。
2. 請求項１に記載のスピンオンフィルタカートリッジ（２０）であって、前記スカート部分（５０）は、前記キャニスタ（２１）の前記開口端部に向かって傾斜し、
   前記アダプタ取付プレート（２４）は、前記プレートの外側縁を形成する縁部（５１）を有し、
   前記縁部（５１）は、前記キャニスタ（２１）の前記リム（３１）に着座する、スピンオンフィルタカートリッジ（２０）。
3. 請求項２に記載のスピンオンフィルタカートリッジ（２０）であって、前記アダプタ取付プレート（２４）は、前記スカート部分（５０）と前記縁部（５１）とを接続する肘部（５２）を有し、前記肘部（５２）は、フィルタキャップ（２３）の棚部（４３）上に静置する、スピンオンフィルタカートリッジ（２０）。
4. 請求項１に記載のスピンオンフィルタカートリッジ（２０）であって、前記フィルタ素子（２２）はさらに、フィルタ媒体（３３）の面をシールする床（３５）、および前記フィルタ素子（２２）を前記キャニスタ（２１）の前記開口端部に向かってバイアスするバネ（２５、２６）を有し、前記床（３５）は前記バネのための台を含み、前記バネ（２５、２６）は、前記アダプタ取付プレート（２４）を前記キャニスタ（２１）の前記開口端部に向かってバイアスし、
   前記フィルタ素子（２２）はさらに、前記フィルタ媒体（３３）の面をシールし且つ前記内側チャンバ（１４）内を延びる溝（３８）を形成するする天井（３７）を有し、前記溝（３８）は、前記取付スタッド（６１）に着座したときに前記外側チャンバ（１３）と前記内側チャンバ（１４）との間の界面をシールするシール（３９）を保持する、スピンオンフィルタカートリッジ（２０）。
5. アダプタ（６０）および請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスピンオンフィルタカートリッジ（２０）を有するフィルタ（１０）であって、前記アダプタ（６０）は、
   取付スタッド（６１）を有し、前記フィルタカートリッジ（２０）は取付のために前記取付スタッド（６１）上でスピンさせられ、前記取付スタッド（６１）は、取付台表面に静的に取り付けられ、
   前記アダプタ（６０）は前記フィルタカートリッジに取り付けられるキャリア（６２）を有し、前記キャリアはスピンの最初のフェーズの間、前記フィルタカートリッジ（２０）を保持し、前記キャリア（６２）はスカート部分（７１）を有し、
   前記アダプタ（６０）はラッチ部材（６３）を有し、前記ラッチ部材（６３）は、前記アダプタ（６０）が、前記キャリア（６２）が取付スタッド（６１）に対して回転する状態と、前記キャリア（６２）が前記取付スタッド（６１）に対して静止したままの状態との間で転換することを許容する、フィルタ（１０）。

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