JP5997611B2 - フィルタ要素およびフィルタ要素を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ要素、特に自動車用の車室エアフィルタに関する。さらに、フィルタ要素を製造するための方法も記載する。

自動車の分野において、燃料、他の動作媒体、または車室内の空気などの流体を濾過するために、襞折りまたは蛇腹状の不織布フィルタ材料が採用されることがよくある。これに関連して、流体が通過する場合でさえ形状が維持されるように、補助手段によって襞折りプロファイルを支持する必要がよくある。さらに、濾過されていない流体が蛇腹状のフィルタ媒体を通過しないことがないように、フィルタ要素をそれらの縁部でフィルタ受入部またはそれぞれのフィルタハウジングに対して封着することが望ましい。

襞折りに関してジグザグ形状のフィルタ媒体を安定させるために、従来、襞折りプロファイルに、不織布フィルタ材料からなる横方向ストラップが取り付けられており、これは、一方では、安定化のために役立ち、他方では、突出した襞折りタブを設けられているときにはシールとして働く。他の既知のフィルタ要素は、リムに付着された発泡材によって封止されており、それにより折り襞が支持されている。しかし、製造面での理由から、この封止用の発泡材リップは特別な位置にしか付着させることができない。

この背景に鑑みて、本発明の目的は、改良されたフィルタ要素および製造法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載のフィルタ要素によって解決される。

それによれば、特に自動車用の車室エアフィルタであるフィルタ要素が提供される。フィルタ要素は、襞折りパックと、少なくとも部分的に襞折りパックに成形して設けられたプラスチックフレームと、少なくとも部分的にプラスチックフレームに発泡成形して設けられた発泡プラスチックシールとを有する。

襞折りパックに成形して設けられたプラスチックフレームは、例えば、襞折りパックの襞折りプロファイルを支持するのに役立つ。さらに、襞折りパックに成形して設けられたプラスチックフレームは、例えばフィルタ受入部に対する横方向シールとして働く。

プラスチックフレームおよび発泡プラスチックシールは、射出成形プロセスによって形成されることが好ましい。本発明によるフィルタ要素は、別途の横方向ストラップと襞折りパックとの従来一般的な接着接続が必要ないので、特にほとんど浪費なく製造することができる。襞折りパックに安定性を与えるのに十分な剛性を有するプラスチックフレームを成形することにより、射出成形によって襞折りプロファイルとの良好で安定な接続が実現される。また、例えば反応射出成形プロセスによって発泡プラスチックシールを成形することによって、フレームおよびシールに関する任意の形状を実現することができる。

襞折りされたフィルタ材料シートのジグザグ形状の縁部を、襞折りのプロファイルまたは襞折りプロファイルと呼ぶ。したがって、襞折りプロファイルは、襞折りパックの２つの末端の襞折り区域の間に位置する。

プラスチックフレームは、例えばポリアミドなど熱可塑性材料からなることがあり、発泡プラスチックシールは、例えばポリウレタンフォームからなることがある。当然、プラスチックフレーム用のＡＢＳプラスチック材料やポリプロピレンなど他の材料も想定可能である。基本的には、熱可塑性材料が射出成形に適している。

フィルタ要素の一実施形態では、第１の襞折りパックと第２の襞折りパックが提供され、それらの襞折りパックは、プラスチックフレームの少なくとも１つのフレーム支持材によって分けられる。襞折りプロファイルは、プラスチックフレームおよび／またはフレーム支持材によって支持される。これに関連して、襞折りパックは様々なサイズを有することができ、それにより、フィルタ要素を取付け条件の幾何形状に適合させることができる。例えば複数のフレーム区域を画定するフレーム支持材は、フィルム要素全体をさらに補強する。

好ましくは、発泡プラスチックシールは、フィルタ要素を囲むプラスチックフレームの外側リムを取り囲む。このとき、可撓性の発泡プラスチックは、フィルタ要素用のそれぞれのハウジングに対するフィルタ要素の確実な封止作用をもたらす。

さらなる一実施形態では、フィルタ要素のプラスチックフレームに少なくとも１つの開口が設けられ、その開口を通って発泡プラスチックシールが延伸する。このようにすると、発泡プラスチックシールとプラスチックフレームの接続の改良が実現される。このとき、射出成形された発泡プラスチックシールは、まだ凝固していない状態でプラスチックフレームの開口を通過することができ、実質的に凝固後にフレームと固着し、これは、一方では襞折りプロファイルの安定性を与え、他方では可撓性の発泡材シールを支持する。

襞折りパック用のフィルタ材料としては、例えば、セルロース含有材料、ガラス繊維混合布地、ポリエステル繊維含有材料、不織布材料、および／またはラミネート紙が適している。

さらに、フィルタ要素を製造するための方法が提案される。

これに関連して、始めに、第１の射出成形ステップで、プラスチックフレームを襞折りパックの周りに部分に形成する。その後、第２の射出成形ステップで、プラスチックフレームに少なくとも部分的に発泡プラスチックシールを作製する。

従来の製造プロセスに比べて、この方法は、射出成形を特に効率的に行うことができるという利点を有する。プラスチックフレームおよび発泡プラスチックシール用の２つの材料は、両方の材料の境界面の固定接続が実現されるように選択することができるので、さらに接着接続を行う必要はない。さらに、射出成形によって、フィルタ要素全体のよく画定された形状および幾何形状を実現することができる。例えば、射出成形ではなく鋳造された発泡成形フレームの場合、例えばバリを取り除くために後処理ステップを行わなければならない。射出成形を行うときには、射出成形ツールのそれぞれのキャビティから取り出された加工品、すなわち襞折りパック、プラスチックフレーム、および発泡プラスチックシールを備える完成品のフィルタ要素が出来上がっており、出荷することができる。

この方法は、一変形形態では、襞折りパックを第１の射出成形ツールに挿入するステップと、襞折りプロファイルを支持するために、プラスチックフレームを少なくとも部分的に襞折りパックの周りに射出成形するステップと、プラスチックフレームを設けられた襞折りパックを第２の射出成形ツールに挿入するステップと、発泡プラスチックシールをプラスチックフレームに形成するために、発泡プラスチックを反応射出成形するステップとを含む。

したがって、数段階の処理ステップだけで、剛性のプラスチックフレームによる優れた機械的特性と、可撓性の発泡プラスチックシールによる確実なリム封止作用とを備える完成品のフィルタ要素が提供される。

この方法の一変形形態では、第１の射出成形ツールと第２の射出成形ツールを一体化して、単一の射出成形ツールにすることができる。このとき、射出成形ツールは、プラスチック部品を形成するための複数のキャビティを備える。したがって、例えば襞折りパックとプラスチックフレームのみを備える半完成要素を、別のフィルタ要素への発泡プラスチックシールの形成と同時に作製することもできる。したがって、第１の射出成形ツールまたは射出成形ツールの第１のキャビティを用いて、第１の襞折りパックに対して第１の射出成形ステップを実現することができ、それと同時に、第２の射出成形ツールまたは射出成形ツールの第２のキャビティを用いて、プラスチックフレームを設けられた第２の襞折りパックに対して第２の射出成形ステップを行うことができる。

好ましくは、この方法において、複数の襞折りパックがプラスチックフレームによって囲まれ、それにより、少なくとも１つのフレーム支持材が様々な襞折りパックの襞折りプロファイルを支持する。既に記載したように、フレーム支持材によって安定性の改良を実現することができ、さらに、対応するフィルタハウジング内の空間を、不定形状を有する襞折りパックによっても好適に利用することができる。

さらなる方法の一変形形態では、２つの射出成形ツール部品から構成された射出成形ツールが使用される。このとき、射出成形ツールの一方のみが、射出成形ツールの開閉のために移動される。これは、例えば一体化された第１の射出成形ツールと第２の射出成形ツールを構成することもあるツール部品の一方のみに適切な自動移動手段を設ければよいという利点がある。

この製造プロセスでは、プラスチックフレーム材料としてポリアミドを使用し、発泡プラスチックシール材料としてポリウレタンフォームを使用することが好ましい。

本発明のさらなる可能な実装形態は、いくつかの実施形態に関して上で開示した、または以下に開示する特徴、方法ステップ、または変形実施形態の明示的には記載していない組合せも含む。これに関連して、当業者はまた、本発明のそれぞれの基本形態に対して改良または補完として個々の態様を付け加えられよう。

本発明のさらなる構成は、従属請求項および以下に開示する本発明の実施形態の主題である。以下、本発明を、添付図面を参照しながら実施形態を用いてより詳細に説明する。

襞折りパックの第１の実施形態の斜視図である。 プラスチックフレームを設けられた襞折りパックの斜視図である。 フィルタ要素の一実施形態の詳細図である。 フィルタ要素の一実施形態の詳細図である。 フィルタ要素の一実施形態の詳細図である。 フィルタ要素の一実施形態の詳細図である。 フィルタ要素の第２の実施形態の概略図である。 フィルタ要素の第２の実施形態の概略図である。 フィルタ要素のための製造プロセスの様々な工程を説明するための図である。 フィルタ要素のための製造プロセスの様々な工程を説明するための図である。 フィルタ要素のための製造プロセスの様々な工程を説明するための図である。 フィルタ要素のための製造プロセスの様々な工程を説明するための図である。 フィルタ要素のための製造プロセスの様々な工程を説明するための図である。 フィルタ要素のための製造プロセスの様々な工程を説明するための図である。

図面において、同一または機能的に同一の要素には、別段の記載がない限り同じ参照符号を付してある。

図１〜図３を用いて、フィルタ要素の第１の実施形態を、簡略化した製造段階で示す。これに関連して、図１に、襞折りパック２の斜視図を示す。襞折りパック２は、例えば不織布フィルタ材料から形成され、その形成には、ブレード折り（ｂｌａｄｅ ｆｏｌｄｉｎｇ）または回転折り（ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｏｌｄｉｎｇ）など既知のメカニズムが使用される。不織布フィルタ材料は、例えば、襞折りプロファイル３の固定の改良を実現することができるように熱処理することができる。図１の例示では、前側および後側の襞折りプロファイル３が示されている。参照符号６は、前端部の折り襞を示す。通常は、襞折りパック２全体に安定性を与えるために、襞折りプロファイル３に側方ストラップが接着される。本発明で提案するフィルタ要素の場合には、これは必要ない。

図２に、成形プラスチックフレーム４を既に設けられた襞折りパック２の斜視図を示す。襞折りパック２は、襞折りプロファイル３で、成形プラスチックフレーム４によって固定される。プラスチックフレーム４は、例えば射出成形プロセスによって作製される。図２において、前側フレーム部分４と後側フレーム部分４の間に前側の折り襞が広がっていることが見て取れる。襞折りプロファイル３と、熱可塑性材料から形成されたプラスチックフレーム４との接続は、射出成形ツールの選択によって実現される。上面に、周方向に延在するフレームリム５が示されている。したがって、襞折りパック２は、成形プラスチックフレーム４によって囲まれている。次の方法ステップにおいて、やはり射出成形ステップによって、または反応射出成形によって、周方向に延在するリム５に発泡プラスチックシールが作製される。

図３Ａに、完成品のフィルタ要素１の前側右隅（図２の向きで）に対応する詳細図を示す。フレーム４のリム５に、図３Ａの向きで下から発泡プラスチックシール７が追加されていることを見て取れる。発泡プラスチックシール７の形状は、射出成形ツールの選択によって予め決定することができる。図３Ｂに、詳細断面図を示す。これに関連して、プラスチックフレーム４は、襞折りパック２の襞折りプロファイル３と接続されている。プラスチックフレームと縁部または襞折りプロファイルとは、例えば互いに融着される。プラスチックフレーム４の周方向に延在するリム５の下側に、反応射出成形によって発泡材シール７が付着される。したがって、襞折りパック、プラスチックフレーム４、および発泡材シール７を備えるフィルタ要素１が作製される。発泡材シールとプラスチックフレームは、射出成形法によって作製される。

図３Ｃに、修正された変形形態を示す。この変形形態では、プラスチックフレーム４の周方向に延在するリム５の上面に発泡材シール７が設けられ、発泡材シール７は、反応射出成形によって付着されている。例えば、発泡材シール７は、フィルタ受入部（図示せず）の壁に対して気密封止するように押し付けることができる。濾過すべき流体の流れの方向で押圧するときにその封止作用が生み出されるシールは、軸方向シールとも呼ばれる。

図３Ｄに、発泡材シール７がプラスチックフレーム４に取り付けられたフィルタ要素のさらなる一変形形態を示す。プラスチックフレーム４のリム５に、発泡材シール７が側方から付け加えられていることを見て取れる。発泡プラスチックシール７の形状は、やはり射出成形ツールの選択によって予め決定することができる。濾過すべき流体の流れの方向に垂直に押圧するときにその封止作用が生み出されるシールは、半径方向シールとも呼ばれる。

本発明で提案する発泡成形された発泡材シールを用いて、半径方向シールを実現することも軸方向シールを実現することもできる。

図４に、フィルタ要素１０の第２の実施形態の概略図を示す。これに関連して、フィルタ要素１０は、２つの襞折りパック２Ａと２Ｂを備える。図４Ａは、２つの別個の襞折りパック２Ａ、２Ｂがプラスチックフレーム４の支持材８によって分けられていることを平面図で示す。図４Ｂには、線Ｓに沿ったフィルタ要素１０を通る断面を示す。支持材８は、２つの襞折りパック２Ａと２Ｂの間に配置され、したがって両方の襞折りプロファイルが支持されていることを見て取れる。このようにすると、安定なプラスチックフレーム４が得られ、そのリムがフィルタ要素１０の幾何形状を予め決定する。

さらに、プラスチックフレーム４またはそのリム５には、開口または穴９が設けられる。発泡プラスチックシール７を射出成形するとき、発泡プラスチック材料は、これらの穴９を通過することができる。発泡プラスチック材料は穴９を塞ぎ、したがって、図４Ｂの断面図に示されるように、得られる発泡プラスチックシールまたは発泡プラスチックリップ７がフレーム４に特に確実に接着する。

図５に、対応するフィルタ要素の製造プロセスの様々な工程を説明するための図を示す。射出成形ツールを用いた製造を説明する。図５には、２部品射出成形ツール１１、１２が示されている。これに関連して、射出成形ツールの上側部分１１Ａ、１２Ａは、第１の上側キャビティまたは中空空間を形成し、射出成形ツールの下側部分１１Ｂ、１２Ｂは、下側キャビティを形成する。

製造プロセスにおいて、始めに襞折りパックを作製して用意する。次いで、図５Ａに示されるように、襞折りパック２を上側キャビティ１１Ａ、１２Ａ内に挿入する。これに関連して、キャビティまたは中空空間、例えば部分１２Ａは、挿入された折り襞のための固定手段を有することがある。次いで、図５Ｂに示されるように、射出成形ツールを閉じる。まず、上側部分１１Ａ、１１Ｂのみを考察する。射出成形ツール１１Ａ、１２Ａ、１１Ｂ、１２Ｂ内に２つの中空空間１３、１４がある。射出成形ツールの上側部分１１Ａ、１２Ａにおいて、中空空間１４は、形成すべきプラスチックフレームの形状に対応する。ここで、既知の射出成形プロセスに従って、液体プラスチック材料をキャビティ１４内に導入する。すなわち、液体プラスチック材料を射出成形ツールに注入する。冷却後、図５Ｃに示されるように、襞折りパック２の周りに、射出成形されたプラスチックフレーム４が作られる。図面では、襞折りパック２には垂直のハッチングを施してあり、プラスチックフレーム４にはクロスハッチングを施してある。

ここで、射出成形ツールを開く。これに関連して、例えば、射出成形ツールの左半分１１のみを移動させる。このようにすると、射出成形のための装置面での浪費を減少させることができる。図５Ｄに、開いた射出成形ツール１１、１２を示す。プラスチックフレーム４を設けられた襞折りパック２は、半完成フィルタ要素１５と呼ぶことができる。ここで、半完成フィルタ要素１５を、射出成形ツールの下側部分１２Ｂのキャビティ内に挿入する。同時に、射出成形ツールの上側部分１２Ａには、新たな襞折りパック１６を挿入することができる。

ここで、射出成形ツールを閉じる。下側キャビティ１１Ｂ、１２Ｂ内では、反応射出成形プロセスを行って、射出成形発泡材を作製する。同時に、上側キャビティ１１Ａ、１２Ａ内では、挿入された襞折りパック１６にプラスチックフレーム１７が設けられる。他方で、下側キャビティ内では、発泡プラスチックシール７が形成される。

図５Ｆに、再び開いた射出成形ツールを示す。ここで、完成品のフィルタ要素１を、射出成形ツールの下側部分１１Ｂ、１２Ｂから取り出すことができ、出荷することができる。ここで、図５Ｃおよび図５Ｄと同様に、上側の半完成フィルタ要素１８が、射出成形ツールの下側部分に挿入され、シールを設けられる。

射出成形ツールのこの２部品構成は、フィルタ要素の製造において特に効率的で高速のサイクルタイミングを提供する。

例えばＰＵＲからなる一体化された発泡材シールを伴う本発明で提案するプラスチック射出成形によって、既知の方法に比べて、フィルタ要素の迅速で安価な製造が可能である。従来のフレームでは、発泡成形フレームでさえ、一般には単純な幾何形状しか可能でなかったが、反応射出成形によって、フレームおよびシールに関して任意の幾何形状を実現することができる。シールは、例えば、（軸方向で）外側リムに隣接させて作製することができ、または（半径方向で）外側リムの周りに延伸させて作製することができる。射出成形または反応射出成形においては、製造された構成要素に余計なバリが形成されないので、後処理は必要ない。したがって、特に簡単にかつ安価にフィルタ要素を製造することができる。

Claims (11)

1. フィルタ材料から形成される襞折りパック（２）と、少なくとも部分的に前記襞折りパック（２）に成形して設けられたプラスチックフレーム（４）と、少なくとも部分的に前記プラスチックフレーム（４）に発泡成形して設けられた発泡プラスチックシール（７）とを備え、
   前記プラスチックフレーム（４）に少なくとも１つの開口（９）が設けられ、前記開口（９）を通って前記発泡プラスチックシール（７）が延伸するフィルタ要素（１）。
2. フィルタ材料から形成される襞折りパック（２）と、少なくとも部分的に前記襞折りパック（２）に成形して設けられたプラスチックフレーム（４）と、少なくとも部分的に前記プラスチックフレーム（４）に発泡成形して設けられた発泡プラスチックシール（７）とを備え、
   前記プラスチックフレーム（４）に少なくとも１つの開口（９）が設けられ、前記開口（９）を通って前記発泡プラスチックシール（７）が延伸し、
   前記プラスチックフレーム（４）は、異なる襞折りパック（２Ａ、２Ｂ）の襞折りプロファイルを支持するように、前記異なる襞折りパック（２Ａ、２Ｂ）の間に設けられた少なくとも１つのフレーム支持材（８）を有することを特徴とするフィルタ要素（１）。
3. 前記プラスチックフレーム（４）が、熱可塑性材料からなり、前記発泡プラスチックシール（７）が、ポリウレタンフォームを含む請求項１または２に記載のフィルタ要素（１）。
4. 前記発泡プラスチックシール（７）が、前記フィルタ要素（１）を囲む前記プラスチックフレーム（４）の外側リム（５）の周りに延伸する請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ要素（１）。
5. 前記襞折りパック（２）が、フィルタ材料として、セルロース含有材料、ガラス繊維混合布地、ポリエステル繊維含有材料、不織布材料、および／またはラミネート紙を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタ要素（１）。
6. フィルタ要素（１）を製造するための方法であって、第１の射出成形ステップにおいて、プラスチックフレーム（４）が少なくとも部分的にフィルタ材料から形成される襞折りパック（２）の周りに作製され、その後、第２の射出成形ステップにおいて、発泡プラスチックシール（７）が少なくとも部分的に前記プラスチックフレーム（４）に作製され、
   第１の射出成形用金型（１１Ａ、１２Ａ）と第２の射出成形用金型（１１Ｂ、１２Ｂ）が一体化されて、単一の射出成形ツール（１１、１２）になっており、
   前記第１の射出成形用金型（１１Ａ、１２Ａ）を用いた、第１の襞折りパック（１６）に対する前記第１の射出成形ステップと、第２の射出成形用金型（１１Ｂ、１２Ｂ）を用いた、プラスチックフレームを設けられた第２の襞折りパック（１５）に対する第２の射出成形ステップとが同時に行われる方法。
7. 前記襞折りパック（２）を前記第１の射出成形用金型（１１Ａ、１２Ａ）に挿入するステップと、襞折りプロファイルを支持するために、前記プラスチックフレーム（４）を少なくとも部分的に前記襞折りパック（２）の周りに射出成形するステップと、前記プラスチックフレームを設けられた前記第２の襞折りパック（１５）を前記第２の射出成形用金型（１１Ｂ、１２Ｂ）に挿入するステップと、前記発泡プラスチックシール（７）を前記プラスチックフレーム（４）に形成するために、発泡プラスチックを反応射出成形するステップとを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記プラスチックフレーム（４）は、異なる襞折りパック（２Ａ、２Ｂ）の襞折りプロファイルを支持するように、前記異なる襞折りパック（２Ａ、２Ｂ）の間に設けられた少なくとも１つのフレーム支持材（８）を有する請求項６または７に記載の方法。
9. ２つの射出成形ツール部品（１１、１２）からなる射出成形ツールが使用され、前記射出成形ツール部品の一方（１１）のみが、前記射出成形ツールを開閉するために移動される請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. プラスチックフレーム材料としてポリアミドが使用される請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 発泡プラスチックシール材料としてポリウレタンフォームが使用される請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。

Images