JP5432268B2

JP5432268B2 - フィルタアセンブリ

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Publication number: JP5432268B2
Application number: JP2011529356A
Authority: JP
Inventors: ブイ．マウントジョン; ピー．ジャクビアクエリック; エー．ジョンソンブライアン
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: US8211302B2; DE112009002366T5; WO2010039718A3; RU2011117325A; US20100078375A1; WO2010039718A2; JP2012504046A; CN102165175A

Description

本開示は、アセンブリ、より詳細には、フィルタアセンブリに関する。

エンジンシステムは、例えば、潤滑システムおよび燃料システムなどの油圧システムを利用する。オイルフィルタおよび燃料フィルタなどのフィルタは通常、油圧システムから異物および不純物を濾過して取り除くために使用され、エンジンの有効寿命および動作を改善する。フィルタは通常、エンジン寿命の中で周期的に交換される取り外し可能な要素である。大型機械では、フィルタの交換を容易にするために、地面の比較的近くでエンジンキャビティの下にフィルタを配置することは有益なことが多い。

フィルタがエンジンキャビティの下に配置されている場合に、フィルタ交換が問題となることがある。フィルタを取り外すときに、流体路が環境に対して開いた状態になって、エンジン流体が油圧システムから流出することがあり、環境問題を引き起こすことがある。さらに、空気が油圧システムに流入することがあり、これにより、油圧システムが不適切に動作する恐れがある。

フィルタアセンブリは、ミラ（Ｍｉｌｌｅｒ）らによる（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）は、導入口および排出口を有し、燃料フィルタアセンブリに取り外し可能に取り付けられた燃料フィルタを開示している。フィルタアセンブリは、フィルタの排出口に配置された弁を有する。フィルタは、フィルタがフィルタアセンブリに取り付けられたときに弁と係合する弁係合部材を有する。弁は、フィルタが取り付けられたときに、フィルタアセンブリの下流への流れを可能にし、フィルタが取り外されたときに、フィルタアセンブリの下流への流れを遮断する。

（特許文献１）のフィルタアセンブリは、フィルタが取り外されたときに、フィルタアセンブリの下流への流れを遮断するが、フィルタアセンブリは、フィルタが取り外されたときに、フィルタアセンブリの上流への流れを遮断しない。フィルタが取り外されたときに、流体がフィルタ用ベース部から漏れて、環境問題を引き起こすことがある。

米国特許出願公開第２００４／００６９７００Ａ１号明細書

本開示は、上記欠点の１つもしくは複数、および／または既存の技術の他の欠陥を解決することを目的とする。

一態様によれば、本開示は、フィルタアセンブリに関する。フィルタアセンブリは、導入口および排出口を備えたフィルタ用ベース部を含む。フィルタアセンブリはまた、導入口に配置された第１の弁を含み、この第１の弁は、フィルタ用ベース部から突出する部分を含む。フィルタアセンブリはさらに、排出口に配置された第２の弁を含み、この第２の弁は、フィルタ用ベース部から突出する部分を含む。フィルタアセンブリはまた、第１および第２の弁を開いた位置に機械的に付勢するように構成された、着脱可能なフィルタを含む。

他の態様によれば、本開示は方法に関する。その方法は、フィルタをフィルタ用ベース部から取り外したときに、フィルタ用ベース部の第１および第２の弁を閉じることを含む。弁を閉じることで、流体は、実質的に、フィルタ用ベース部に出入りすることができなくなる。方法はまた、フィルタをフィルタ用ベース部に接続したときに、第１および第２の弁を開くことを含む。弁を開くことで、流体は、フィルタ用ベース部とフィルタとの間を流れることができるようになる。

開示する例示的なフィルタアセンブリの断面図である。図１のフィルタアセンブリの、開示する例示的なフィルタ用ベース部の断面図である。図１のフィルタアセンブリの、開示する例示的なフィルタの断面図である。開示する例示的な方法の流れ図である。

エンジンシステムは、例えば、燃料システムおよび潤滑システムなどの油圧システムを含むことができる。例えば、油圧システムは、エンジンシステムに燃料を供給したり、エンジンシステムに潤滑剤を供給したり、または漏れた流体を流体源に戻したりすることができる。油圧システムは、例えば、流体源、ポンプ、濾過装置、およびさらなるエンジンシステム構成要素などの構成要素を含むことができる。

ポンプは、例えば、斜板ポンプまたはインペラポンプなどの、流体を加圧するのに適した当技術分野で公知の任意のポンプとすることができる。ポンプは流体源から流体を吸い込み、それによって、油圧システムを通る流体流れを発生させることができる。ポンプは、流体を油圧回路に配置されたエンジン構成要素に送ることができる。ポンプは、ポンプ機械を収容するケースを含むことができる。

濾過装置は、図１に示すように、フィルタアセンブリ１００とすることができる。フィルタアセンブリ１００は、例えば、油圧システムの流体から錆、埃、および他の粒子などの異物を濾過により除去することができる。フィルタアセンブリ１００は、フィルタ用ベース部１０５およびフィルタ１１０を含むことができる。

フィルタ用ベース部１０５は、図１および図２に示されている。フィルタ用ベース部１０５は、機械上にフィルタ１１０を支持する基本構造体とすることができ、フィルタ１１０を機械の油圧システムに流体的に接続することができる。フィルタ用ベース部１０５は、ハウジング１１５、弁アセンブリ１２０、１２５、および支持部材１３０、１３５を含むことができる。

ハウジング１１５は、例えば、ボルト留め、および／または溶接などの任意の適切な技術により機械に取り付けるか、または機械の一体部品とすることができる。ハウジング１１５は、フィルタ用ベース部１０５の構成要素を構造上支持することができる。ハウジング１１５は、流路１４０、１４５および入口１４７を含むことができる。流路１４０、１４５は、油圧システムに流体的に接続することができる。流路１４０は、例えば、ポンプまたはポンプケースなどのエンジンシステム構成要素からフィルタ用ベース部１０５に向かって下流に流体流れを送ることができる。流体は、フィルタ１１０から入口１４７を通って流路１４５に流れることができる。こうして、入口１４７は、フィルタ用ベース部１０５の入口として機能することができる。流路１４５は、フィルタ用ベース部１０５から、例えば、流体源などのエンジンシステム構成要素に向かって下流に流体流れを送ることができる。流路１４０、１４５は、油圧システムの任意のエンジンシステム構成要素と流体的に接続することができるとも考えられる。

弁アセンブリ１２０は、流路１４０からフィルタ１１０への流体流れを選択的に可能にし、遮断するフィルタ用ベース部１０５の出口弁とすることができる。弁アセンブリ１２０の一部は、弁本体として機能できるハウジング１１５の凹部１５０内に配置することができる。弁アセンブリ１２０は、弁要素１５５、スプリング１６０、突出部材１６５、および弁座１７０を含むことができる。弁座１７０は、ハウジング１１５の一体部品であってよいし、または、代替案として、ハウジング１１５に取り付けられてもよい。突出部材１６５は、例えば、溶接によってなど、当技術分野で公知の任意で適切な技術によって弁要素１５５に取り付けることができ、フィルタ用ベース部１０５から突出することができる。弁アセンブリ１２０は、流路１４０とフィルタ１１０との間の流体流れを遮断する、図２に示す第１の位置に配置することができる。第１の位置では、スプリング１６０は、流路１４０内に位置することができる流体もしくは異物、および／または支持部材１３０からの抵抗に打ち勝つ適切な大きさの力で、弁要素１５５を弁座１７０の方に付勢することができる。弁アセンブリ１２０はまた、流路１４０とフィルタ１１０との間の流体流れを可能にする、図１に示す第２の位置に配置することができる。

弁アセンブリ１２５は、弁アセンブリ１２０と同様とすることができ、フィルタ１１０から流路１４５への流体流れを選択的に可能にし、遮断するフィルタ用ベース部１０５の入口弁とすることができる。弁アセンブリ１２５の一部は、弁本体として機能できるハウジング１１５の凹部１７５内に配置することができる。弁アセンブリ１２５は、弁要素１８０、スプリング１８５、突出部材１９０、および弁座１９５を含むことができる。突出部材１９０は、フィルタ用ベース部１０５から突出することができる。弁アセンブリ１２５は、フィルタ１１０と流路１４５との間の流体流れを遮断する、図２に示す第１の位置に配置することができる。弁アセンブリ１２５はまた、フィルタ１１０と流路１４５との間の流体流れを可能にする、図１に示す第２の位置に配置することができる。

支持部材１３０は、ハウジング１１５の一体部品であってよいし、または、代替案として、ハウジング１１５に取り付けられてもよい。支持部材１３０は、フィルタ１１０の一部分を受けるように構成することができ、弁アセンブリ１２０が第１と第２の位置間を移動するときに、突出部材１６５の移動を誘導することができる。支持部材１３０は、凹部２００、結合部分２０５、スプリング２１０、および部材２１５を含むことができる。凹部２００は、流路１４０とフィルタ１１０とを流体的に接続するフィルタ用ベース部１０５の出口として機能することができる。結合部分２０５は、例えば、ねじなどの、他の面と結合するのに適した任意の要素とすることができる。スプリング２１０は、図２に示すように、部材２１５と突出部材１６５との間に取り付けることができ、フィルタ用ベース部１０５から突出する突出部材１６５を付勢することができる。

支持部材１３５は、ハウジング１１５の一体部品であってよいし、または、代替案として、ハウジング１１５に取り付けられてもよい。支持部材１３５は、フィルタ１１０の一部分を受けるように構成することができ、弁アセンブリ１２５が第１と第２の位置間を移動するときに、突出部材１９０の移動を誘導することができる。支持部材１３５は、凹部２２０、結合部分２２５、スプリング２３０、および部材２３５を含むことができる。部材２３５は、突出部材１９０を囲んで接続を封止し、フィルタ１１０と凹部２２０との間の流れを遮断するシール２３７を含むことができる。スプリング２３０は、図２に示すように、部材２３５と突出部材１９０との間に取り付けることができ、フィルタ用ベース部１０５から突出する突出部材１９０を付勢することができる。

フィルタ１１０が、図１および図３に示されている。フィルタ１１０は、機械の油圧システムの流体を濾過する着脱可能なフィルタとすることができる。フィルタ１１０は、例えば、オイルフィルタまたは燃料フィルタなどの、油圧システム用の任意のフィルタとすることができる。フィルタ１１０は、例えば、管形状または箱形状のフィルタなど、取り外し可能なフィルタ用の任意の形状とすることができる。フィルタ１１０は、ハウジング２４０、フィルタ要素２４５、結合部分２５０、およびシール２５５を含むことができる。

ハウジング２４０は、フィルタ１１０の要素を構造上支持することができ、フィルタ用ベース部１０５に選択的に接続することができる。ハウジング２４０は、オリフィス２６０および流路２６５を含むことができる。オリフィス２６０はハウジング２４０の端部部分に配置されて、フィルタベース部１０５の支持部材１３０、１３５がハウジング２４０の内側に受け入れられるのを可能にする。流路２６５はフィルタ要素２４５を囲んで円周方向に延びて、フィルタ要素２４５と凹部２００とを流体的に接続することができる。

フィルタ要素２４５は、部材２７０、フィルタ媒体２７５、および弁駆動面２８０、２８５を含むことができる。フィルタ要素２４５はハウジング２４０内に配置することができ、オリフィス２６０に隣接して配置された端部部分２８７を有することができる。部材２７０は、ハウジング２４０に取り付けることができ、部材２７０の周囲に円周方向に配置された複数の穴２９０を含む中空部材とすることができる。フィルタ媒体２７５は部材２７０に取り付けることができ、部材２７０を囲んで円周方向に延びることができる。穴２９０は、フィルタ媒体２７５と部材２７０の内側とを流体的に接続することができる。部材２７０はまた、フィルタ要素２４５から突出できる封止部分２９５を含むことができる。フィルタ媒体２７５は、例えば、合成繊維などの、流体を濾過するのに適した任意の材料とすることができる。フィルタ媒体２７５は、ハウジング２４０から取り外して交換できる交換可能なフィルタ媒体とすることができ、ハウジング２４０は再利用可能なハウジングとすることができる。フィルタ１１０全体を交換可能にすることもできると考えられる。弁駆動面２８０、２８５は、フィルタ要素２４５の端部部分２８７に配置することができる。弁駆動面２８０は、弁アセンブリ１２０の突出部材１６５に当接するように構成することができ、弁駆動面２８５は、弁アセンブリ１２５の突出部材１９０に当接するように構成することができる。

結合部分２５０は、ハウジング２４０の端部部分２８７に配置することができ、ハウジング２４０をフィルタ用ベース部１０５に固定するように構成することができる。結合部分２５０は、ハウジング２４０に取り付けることができ、例えば、ねじなどの、他の面と結合するのに適した任意の要素とすることができる。シール２５５は、２つの要素間の流体流れを遮断するのに適した任意のシールとすることができ、ハウジング２４０の端部部分２８７に取り付けることができる。

産業上の利用可能性
開示したフィルタアセンブリは、濾過を必要とする流体を有する任意の機械で使用することができる。開示したフィルタアセンブリは、例えば、取り外し可能なオイルフィルタおよび燃料フィルタなどの取り外し可能なフィルタを有する任意の機械で使用することができる。

図４は、フィルタアセンブリ１００を使用する方法を提示している。ステップ３００で、フィルタアセンブリ１００は流れを遮断する。図２に示すように、フィルタ１１０をフィルタ用ベース部１０５から取り外すと、流体は、実質的に、フィルタ用ベース部１０５に出入りすることができなくなる。スプリング２１０は、突出部材１６５を下方に付勢し、スプリング１６０は、弁要素１５５を弁座１７０に付勢して、それによって、突出部材１６５をフィルタ用ベース部１０５から突出させる。弁要素１５５は、こうしてスプリングにより閉じた位置に付勢され、流れは、流路１４０と凹部２００との間で遮断されて、フィルタ用ベース部１０５からフィルタ１１０内への流れが遮断される。スプリング２３０は、突出部材１９０を下方に付勢し、スプリング１８５は、弁要素１８０を弁座１９５に付勢して、それによって、突出部材１９０をフィルタ用ベース部１０５から突出させる。弁要素１８０は、こうしてスプリングにより閉じた位置に付勢され、流れは、入口１４７と流路１４５との間で遮断されて、フィルタ１１０からフィルタ用ベース部１０５への流れが遮断される。

ステップ３０５で、フィルタ１１０をフィルタ用ベース部１０５に取り付けると、弁アセンブリ１２０、１２５が開いた位置に機械的に付勢されて、流体がフィルタ１１０とフィルタ用ベース部１０５との間を流れることができるようになる。フィルタ１１０がフィルタ用ベース部１０５に連結されると、フィルタ１１０の機械的付勢力は、スプリング１６０、１８５、２１０、２３０の付勢力に打ち勝つ。図１に示すように、フィルタ１１０はフィルタ用ベース部１０５に取り付けられる。フィルタ１１０の結合部分２５０は、フィルタ用ベース部１０５の結合部分２０５、２２５に結合される。シール２５５は、ハウジング２４０とフィルタ用ベース部１０５との間で圧縮することができ、ハウジング２４０とフィルタ用ベース部１０５との間の流体漏れを実質的に防止することができる。部材２７０のシール部分２９５も部材２１５、２３５に押し付けられて、シール部分２９５と部材２１５、２３５との間の漏れを実質的に防止することができる。フィルタ１１０が、フィルタ用ベース部１０５に連結されると、弁駆動面２８０は、弁アセンブリ１２０の突出部材１６５に当接する。フィルタ１１０の機械的付勢力は、スプリング１６０、２１０のスプリング付勢力に打ち勝つ。こうして、フィルタ１１０は、弁要素１５５を弁座１７０から離れる方向に付勢する。それによって、流路１４０は、凹部２００を介してフィルタ１１０の流路２６５に流体的に接続される。同様に、弁駆動面２８５は、弁アセンブリ１２５の突出部材１９０に当接する。フィルタ１１０の機械的付勢力は、スプリング１８５、２３０のスプリング付勢力に打ち勝ち、それにより、弁要素１８０を弁座１９５から離れる方向に機械的に付勢する。こうして、流路１４５は、入口１４７を介して部材２７０の内側に流体的に接続される。

ステップ３１０で、流体をフィルタアセンブリ１００に通して濾過する。図１に矢印で示すように、加圧流体は、エンジンシステム構成要素から流路１４０を通って、フィルタ用ベース部１０５に下流に流れる。流体は、流路１４０から凹部２００を通って流路２６５に流れる。流体は、フィルタ媒体２７５を通り、穴２９０を通って、部材２７０の内側に流入する。流体は、部材２７０の内側から入口１４７を通って流路１４５に流れる。流体は、フィルタ用ベース部１０５から流路１４５を通って別のエンジンシステム構成要素に下流に流れることができる。

ステップ３１５で、フィルタ１１０をフィルタ用ベース部１０５から取り外すと、流れが遮断される。フィルタ１１０は、例えば、オイルフィルタまたは燃料フィルタの交換などの保守のために取り外すことができる。フィルタ１１０を取り外すと、ステップ３００と同様に流れが遮断される。ステップ３２０で、フィルタ１１０を交換用フィルタ１１０と交換することができる。フィルタ１１０がフィルタ用ベース部１０５に取り付けられると、ステップ３０５と同様に、再度流れが可能になる。

フィルタアセンブリ１００は、フィルタ用ベース部１０５の上流の流れを弁アセンブリ１２０によって選択的に遮断することができ、フィルタ用ベース部１０５から下流の流れを弁アセンブリ１２５によって選択的に遮断することができる。弁アセンブリ１２０、１２５は、フィルタ１１０が取り外されたときに機械的に着座することができ、流体圧力により逆止弁を着座させないようにすることが必要な場合などに、背圧が油圧システムで発生するのを実質的に防止する。弁アセンブリ１２０、１２５はまた、フィルタ１１０が取り外されたときに、フィルタアセンブリ１００の上流および下流に流路から漏れるのを防止することができ、環境問題を実質的に防止する。フィルタアセンブリ１００はまた、機械エンジンの下で地面に接近して配置することができ、保守をより効率的にする。

開示したフィルタアセンブリを様々に修正および変形できることが当業者には明らかであろう。開示した方法および装置の仕様および実施例を考慮すれば、当業者には他の実施形態が分かるであろう。仕様および実施例を単なる例示とみなすことが意図され、真の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示される。

Claims

導入口および排出口を含むフィルタ用ベース部（１０５）と、
導入口に配置され、フィルタ用ベース部から突出した部分（１６５）を含む第１の弁（１２０）と、
排出口に配置され、フィルタ用ベース部から突出した部分（１９０）を含む第２の弁（１２５）と、
第１および第２の弁を開いた位置に機械的に付勢するように構成された着脱可能なフィルタ（１１０）であって、当該フィルタの内部に位置する中心通路を有し、該中心通路が流路出口へ流体を運ぶようにされ、前記中心通路が前記流路出口にシール部（２９５）を有し、前記シール部の最も上の面は当該フィルタのハウジング（２４０）の最も上の面より下に位置し、前記シール部の最も上の面の半径方向外側が前記フィルタ用ベース（２１５、２３５）に押し付けられるようにされた、フィルタ（１１０）と、
前記第２の弁の前記突出した部分と関連したシール構成（２３７）であって、前記第２の弁が開位置のとき、前記第２の弁の縦軸に平行な方向の、前記第２の弁の周りの流れを遮断するように構成されたシール構成（２３７）と、
を含むフィルタアセンブリ（１００）。
第１の弁を第１の弁座（１７０）の方に付勢するように構成された第１のスプリング（１６０）と、第２の弁を第２の弁座（１９５）の方に付勢するように構成された第２のスプリング（１８５）とをさらに含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
着脱可能なフィルタがフィルタ用ベース部に取り付けられたときに、着脱可能なフィルタの機械的付勢力は、第１および第２のスプリングの付勢力に打ち勝つ、請求項２に記載のフィルタアセンブリ。
前記第１の弁の、前記フィルタ用ベース部から突出した部分を案内する第１の支持部材（１３０）と、
前記第２の弁の、前記フィルタ用ベース部から突出した部分を案内する第２の支持部材（１３５）と、
前記第１の支持部材上に位置し、当該第１の支持部材を前記ハウジングに結合するよう構成された第１の結合部分（２５０）および前記第２の支持部材上に位置し、当該第２の支持部材を前記ハウジングに結合するよう構成された第２の結合部分（２５０）と、
をさらに含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
前記第１の結合部分および前記第２の結合部分は、ねじ結合を含む、請求項４に記載のフィルタアセンブリ。
着脱可能なフィルタ上に位置する第１の弁駆動面（２８０）と、着脱可能なフィルタ上に位置する第２の弁駆動面（２８５）と、をさらに含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
前記着脱可能なフィルタが前記フィルタ用ベース部に結合されると、前記第１の弁駆動面（２８０）は、前記フィルタ用ベース部から突出した、前記第１の弁（１２０）の前記部分（１６５）に当接し、前記第２の弁駆動面（２８５）は、前記フィルタ用ベース部から突出した、前記第２の弁（１２５）の前記部分（１９０）に当接する、請求項６に記載のフィルタアセンブリ。
前記着脱可能なフィルタは、オイルフィルタまたは燃料フィルタである、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。