JP6783502B2 - 二重ひだ状パックを有するフィルタ - Google Patents

Description

この出願は、２０１３年１月３１日に提出し、係属中であり、米国特許公開番号２０１４／０２０９５２８ Ａ１として公開された米国特許出願番号第１３／７５５，１３４号の一部継続出願であり、米国特許出願番号第１３／７５５，１３４号の優先権を主張する。その全体の開示は、その全体を参照によって本願に組み込まれる。

この出願はまた、２０１３年１月３１日に提出し、係属中であり、米国特許公開番号２０１４／０２０９５２９ Ａ１として公開された米国特許出願番号第１３／７５５，１５４号の一部継続出願であり、米国特許出願番号第１３／７５５，１５４号の優先権を主張する。その全体の開示は、その全体を参照によって本願に組み込まれる。

本願は一般的に、濾過の技術分野に関する。より具体的には、本願発明のいくつかの実施形態は、車両用エンジンなどのエンジンにおけるエンジンオイル又はトランスミッションオイルなどの液体を濾過するために使用されるフィルタに関する。

様々な濾過装置が知られている。より具体的には、エンジン及び／又は車両用途で使用される、例えば自動車用のトランスミッション流体の濾過において使用される濾過装置が知られている。いくつかの装置はチャンバを形成するハウジングを提供しており、当該チャンバは、例えば、流体に対する透過性を有するが粒子又は他の汚染物質を捕獲するフェルトタイプの媒体などの濾過媒体を含む。それらのフィルタのいくつかの欠点のうちの１つは、それらが１種類の媒体のみを採用することである。このことは、ある状況において、流体が高い粘度を有する傾向にあるので、流体が冷たい場合に流体流れの難しさを引き起こす場合があり、流体が暖かい場合に、所望されるような同一の方法で濾過媒体を通過することができない。いくつかのトランスミッションフィルタの他の欠点は、媒体の平坦なシートの表面積が、コンパクトなハウジング形状内に所望されることができる表面積より小さい点である。ある種類のフィルタのさらなる他の欠点は、それらが、２つのハウジングの間の周囲の周りに十分なシールを確実にするために、且つフィルタ媒体により、上部ハウジングと下部ハウジングとの間に直接的に挟持されることによって取り付けられるフィルタ媒体を採用することができる点である。

それ故に、上記の欠点のいずれか又はいくつかを克服することができるフィルタ装置及び方法を有することが望ましい。

トランスミッションフィルタなどのフィルタの現在の必要性を考慮して、様々な例示的な実施形態の概要が提示される。いくつかの簡易化及び省略は、以下の概要で行われることができる。この点は、様々な例示的な実施形態のいくつかの態様を強調し、紹介するように意図されているが、本願の技術的範囲を制限するものではない。当業者が進歩性のコンセプトを作り、且つ使用することを可能にするために十分である、好ましい例示的な実施形態の詳細な説明は、以下の段落に続くであろう。

いくつかの態様において、流体フィルタ装置は、上部ハウジングシェル、下部ハウジングシェル、周囲フレームと折り畳まれたひだ状媒体を備えるひだ状パック要素であって、前記周囲フレームが、前記ひだ状媒体を前記周囲フレームに固定するために、前記ひだ状媒体の少なくともいくつかの縁部上で少なくとも部分的にモールドされ、前記ひだ状媒体が互いに異なる２種類の濾過密度の媒体を備える、ひだ状パック要素と、を備える。流れ制御要素は、流体の温度、圧力、流速、及び／又は粘度のうちの少なくとも１つにおける変化に応じて、第１の媒体と第２の媒体との間の流れの比率を変化させるために配置される。

本願発明における前述の目的及び利点は、様々な例示的な実施形態によって達成されるそれらの例示であり、網羅的であり、実現されることができる可能な利点を制限するように意図されていない。それ故に、様々な例示的な実施形態のそれらの目的及び利点並びに他の目的及び利点は本願における説明から明らかになっており、本願で実現されるように、且つ、当業者にとって明らかであるいずれかの変形例を考慮して改良されるように、様々な例示的な実施形態を実施することから習得されることができる。それ故に、本願発明は、本願で示され、且つ様々な例示的な実施形態に記載される新規の方法、配置構成、組み合わせ、及び改良に属する。

様々な例示的な実施形態をより理解するために、添付した図面を参照することができる。

第１の好ましい実施形態によるフィルタの分解図である。 図１のフィルタパックの平面図である。 図１のフィルタの断面図である。 第２の好ましい実施形態によるフィルタの分解図である。 図４のフィルタパックの平面図である。 図４のフィルタの断面図である。 図４のフィルタの他の断面図である。 第３の好ましい実施形態によるフィルタの分解図である。 図８のフィルタパックの平面図である。 図８のフィルタの断面図である。 図８のフィルタの他の断面図である。 第４の好ましい実施形態によるフィルタの分解図である。 図１２のフィルタの断面図である。 第５の好ましい実施形態によるフィルタの断面図である。 図１４のフィルタの他の断面図である。 図１４のフィルタの底面図である。 図１４のフィルタで使用されるひだ状パックの図面である。 図１４のフィルタの分解図である。 図１４のフィルタの他の断面図である。

本願発明のいくつかの実施形態は、例えば自動車用のトランスミッション流体フィルタなどのフィルタに関する。いくつかの実施形態は、同様の符号が至る所で同様の部品を示す図面を参照して記載されるであろう。

図１は、第１の好ましい実施形態によるフィルタの分解図である。図２は、図１のフィルタパックの平面図である。図３は、図１のフィルタの断面図である。

フィルタ１０は、流体インレット開口部１４を有する下部カバー１２を含む。上部カバー１５が設けられる。フィルタパック１６は、ひだ状の第１の媒体１８及びひだ状の第２の媒体２０を有する。媒体は、流れ制御要素２２によって分離される。流れ制御要素２２は、以下にさらに詳細に記載されるような温度、粘度、及び／又は流体圧力に応じて、様々な媒体区画のそれぞれを通じて流れるであろう流体の量を（以下に記載されるように、媒体の種類及び表面積と共に）決定する。この例において、要素２２は受動的とされ、剛体であり、フィルタ１０を通じて流れる流体における流体圧力差に基づいて構成を変化させない。しかし、それが流体のための小さな間隙を提供する場合、第１の媒体１８及び第２の媒体２０を通じて流体流れの割合を制御する。この例において、（流れ制限部材として考慮されることもできる）要素２２は、図３に最も良く見られるように、１つ又は複数の制御された寸法決めされた永久孔２３を有する垂直方向の壁又はウェブである。第１の媒体１８及び第２の媒体２０は、例えば車両用のトランスミッション流体などの流体を濾過するのに適切な材料の幅広い範囲のいずれかとされることができる。媒体１８及び２０は、例えば密度、効率性、及び／又は材料の種類などの、互いに異なる特性を有することができる。フィルタパック１６は、周囲ハウジング部分２４及び横断方向リブ２６を有し、それらは、ハウジング部分２４と一体とされることができる。媒体１８及び２０は、媒体上にオーバーモールドされるハウジング２４及びリブ２６を有することができる。

ハウジング２４は、振動溶着、レーザー溶着、接着、超音波溶着、又は赤外線溶着のうちの１つ又は複数によって下部カバー１２及び上部カバー１５に取り付けられることができる。ハウジング２４はまた、車両用のトランスミッションなどの装置にフィルタ１０を取り付けるための、取付ボス３０、３２を有することができる。この実施形態において、下部カバー１２及び上部カバー１５は、様々なタイプの媒体を包含するチャンバを形成する。流体アウトレット４４は、ハウジング２４の一部とされる。しかしながら、他の実施形態において、流体アウトレット４４は上部カバー１５における開口部として設けられてもよい。さらに、他の実施形態において、下部カバー１２及び上部カバー１５は互いに取り付けられ、ひだ状パックを完全に取り囲んでもよい。要素２２における孔の寸法、形状、及び表面積の選択は、２つの媒体の間の流体流れの割合に影響を及ぼす。各媒体１８，２０の表面積の選択はまた、全ての実施形態における各媒体を通じた相対的な流量における要因とされるであろう。上部シェル１５は、剛性を有し、且つ空間を形成するくぼみ４２を有してもよい。これらのくぼみ４２は、周囲のトランスミッション構成要素におけるボルトヘッドに対応するように配置されてもよい。これにより、周囲の構成要素に隣接するフィルタ１０のコンパクトな取付を可能にする。パック１６のハウジング２４はまた、流体アウトレット４４を組み込む。上部シェル１５及び下部シェル１２は、最適な取付によって、例えば振動溶着、レーザー溶着、接着、超音波溶着、又は赤外線溶着のうちの１つ又は複数によって、ハウジング部分２４の上部及び底部にそれぞれ取り付けられる。

図４は、第２の好ましい実施形態によるフィルタ１００の分解図である。図５は、図４のフィルタの平面図である。図６は、図４のフィルタの断面図である。図７は、図４のフィルタの他の断面図である。この実施形態において、同様の部品は、第１の実施形態と同一の参照符号が付されており、第１の実施形態のそれらと類似である。この実施形態において、「流れ制御要素」は流れ制限プレートであり、この流れ制限プレートはまた、第１の実施形態の要素２２と同様に、受動的であり、又は固定されている。流れ制御要素は、特定の剛性リブ１２８と一体化される。リブ１２８は、受動的な流れ制御孔１３１を有する。流れ制御孔１３１は、リブ１２８におけるスロット又は間隙とされることができる。これらは例えば、上部シェル４０の下側と接触することができる上方向に突出するフィンガ１２９を有する櫛形状とされてもよい。フィンガ１２９は別として、流体は、リブ１２８の上部に亘って、すなわち流れ制御孔１３１を通じて流れることができる。この方法において、フィンガは流体のための間隙を部分的に規定しており、その間隙はまた上部シェル４０の内面によって部分的に規定される。流量は、流体の粘度に依存しており、媒体２０が媒体１８より粗い又は効率的ではない場合において、低い温度の高い粘度の流体で大きくなるであろう。フィンガ１２９（それらの幅及び数）の間に規定される流れ制御孔１３１の領域の選択は、第１の媒体１８と第２の媒体２０との間の流れのバランスの程度の選択を可能にする。

図８は、第３の好ましい実施形態によるフィルタ２００の分解図である。図９は、図８のフィルタパックの平面図である。図１０は、図８のフィルタの断面図である。図１１は図８のフィルタの他の断面図である。この好ましい実施形態において、同様の部品は、第１の実施形態と同一の参照符号が付されており、第１の実施形態のそれらと類似である。しかしながら、この実施形態において、「流れ制御要素」はバルブ２２２であり、このバルブ２２２は、その上部領域が屈曲によって曲がる又は移動する点においてセミアクティブである。この実施形態において、バルブ２２２は、エラストマーとされてもよい弾性可撓性部材とされる。バルブ２２２は、エラストマー材料にオーバーモールドされる鋼製の内部剛性インサートを有するエラストマー構成要素とされてもよい。図１０及び図１１によく見られるように、バルブは、ハウジング２４の取付位置２２６における溝内をシールする下部ローブ２２４を有することができる。流量は流体の粘度に依存しており、媒体２０が媒体１８より粗い又は媒体１８より効率的ではない場合において、低い温度、高い粘度の流体で大きくなるであろう。第１の媒体１８と第２の媒体２０との間の流れバランスは、バルブ２２２の材料の剛性、バルブ２２２の断面形状、及び流体の温度などの要因によって影響が及ぼされる。

図１２は、第４の好ましい実施形態によるフィルタ３００の分解図である。図１３は、図１２のフィルタの断面図である。フィルタ３００は、下部シェル３１２及び上部シェル３１４を有する。下部シェルは流体インレット３１６を有し、上部シェルは流体アウトレット３１８を有する。ひだ状パック３２２は、媒体領域３２４上にオーバーモールドされる周囲ハウジング３２０を有する。媒体領域３２４は、１つ又は複数の種類の媒体を有することができ、上述したバルブを有してもよく、又は有しなくてもよい。下部シェル３１２、上部シェル３１４、及びひだ状パック３２０は、上述したように一緒に取り付けられる。フィルタは、参照符号３３０及び３３２で示されるような少なくとも１つの他のシートタイプの媒体を含み、これらの媒体は、ハウジングをつなぐ。この例示において、シート媒体３３０及び３３２は、ひだ状媒体３２４より前の流れ経路内に位置する。シート媒体３３０及び３３２は、ひだ状媒体３２４と異なる特性とされてもよく、互いに異なる特性とされてもよい。シート媒体３３０及び３３２はまた、貫通穴又は貫通孔３３４、３３６を有してもよい。これらの穴又は孔は、流体のためのバイパスを形成し、ひだ状媒体領域３２４より低い又は高い密度又は効率とされてもよい。孔３３４、３３６は、重複してもよく、又は、重複してなくてもよい。

図１４は、第５の好ましい実施形態によるフィルタ４００の断面図である。図１５は、図１４のフィルタの他の断面図である。図１６は、図１４のフィルタの底面図である。図１７は、図１４のフィルタで使用されたひだ状パックの図面である。図１８は、図１４のフィルタの分解図である。図１９は、図１４のフィルタの他の断面図である。フィルタは、インレット４１４を有する下部カバー４１２と、アウトレット４４４を有する上部カバー４１５と、を有する。ひだ状パック４１６は、２つの媒体領域４１８及び４２０を有する。ひだ状パック４１６のリブは、ブレード形状の形態で突出する受動的流れ制御要素４２２を有する。ブレード４２２は下向きに突出しており、下部カバー４１２のＶ字状貫通領域４１７と補完している。他の実施形態に対して上述されるような流体の様々な流れ制御特性に応じて、インレットに入る流体は、図１９に最も良く図示されるように、第１の媒体４１８を通過する第１の流れ経路を有するであろう。この第１の流れ経路は、ブレード４２２によって本質的にブロックされた流体である。第２の流れ経路は、流体がブレード４２２の側面の周りを流れるように形成されており、それ故に、ブレードの周りを流れ、第２の媒体４２０を通じて流れる。各流れ経路を通じた相対的な体積の割合は、ブレードの幾何学形状及び寸法に基づいて変化し、他の実施形態に対して上述した流体特性、例えば、相対的な媒体面積、及び媒体の相対的な圧力差に基づいて変化するであろう。

いくつかの実施形態が、第２の媒体を通過する割合又は比率と比較して第１の媒体を通過する流体の割合又は比率の制御を提供するフィルタシステムを提供することは明らかである。この制御現象は、例えば流体供給の流速及び／又は供給圧力及び／又は流体の粘度及び／又は流体の温度などの要因に応じて動的に変化してもよい。いくつかの実施形態は、屈曲する能動的に付勢された流れ制御要素を提供しており、いくつかの他の実施形態は、流れ制御プレート又は他の流れ制御構造における間隙、スロット、又は円形状の穴、又は他の形状の穴などの孔の形態とされる種類の受動的な流れ制御要素を提供する。いくつかの実施形態において、流れ制御要素は、流体の温度における変化が流体の粘度に影響を及ぼし、この流体の粘度が各フィルタ媒体を通じて流れる流体流れの比率を変化させる点で熱的に作動される。その代わりに、又は追加して、流れ制御要素は、温度によってその形状、性質、又は挙動を変化させることができ、それ故に、媒体を通じて流れ性質に影響を及ぼす。

上記の説明及び図面から、ひだ状パックのアウトレット側面上の流れ経路に配置された様々な種類の流れ制御要素を有する様々な実施形態が示され、インレット側面上のある種類の流れ制御要素を有する一の実施形態が示されることが明らかである。しかしながら、いずれかの種類の流れ制御要素が、インレット側面及び／又はアウトレット側面の流れ経路に設けられることができることは、明白である。すなわち、能動的な要素及び／又は受動的な要素は、インレット側面又はアウトレット側面に向けて、ひだ状パックのいずれかの側面に配置されることができる。

様々な例示的な実施形態がそのある種の例示的な態様に対する特定の参照によって詳細に記載されるけれども、本願発明が他の実施形態で可能であり、その詳細が様々な自明な態様において修正可能であることは、理解されるべきである。当業者に容易に明確になるように、様々な変形例及び修正は、本願発明の精神及び技術的範囲内に留まるように作用されることができる。それに応じて、前述の開示、説明、及び図面は図示の目的のためであり、発明を何ら限定するものではなく、特許請求の範囲によってのみ規定される。

１０ フィルタ
１２ 下部カバー
１４ 流体インレット開口部
１５ 上部カバー
１６ フィルタパック
１８ 第１の媒体
２０ 第２の媒体
２２ 流れ制御要素
２４ ハウジング
２６ リブ
３０、３２ 取付ボス
４２ くぼみ
４４ 流体アウトレット
１００ フィルタ
１２８ 剛性リブ
１２９ フィンガ
１３１ 流れ制御孔
２００ フィルタ
２２２ バルブ
２２６ 取付位置
３００ フィルタ
３１２ 下部シェル
３１４ 上部シェル
３１６ 流体インレット
３１８ 流体アウトレット
３２０ ひだ状パック
３２４ 媒体領域、ひだ状媒体
３３０、３３２ シート媒体
３３４、３３６ 貫通孔
４００ フィルタ
４１２ 下部カバー
４１４ インレット
４１５ 上部カバー
４１７ Ｖ字状貫通領域
４１８ 第１の媒体
４２０ 第２の媒体
４２２ 流れ制御要素、ブレード
４４４ アウトレット

Claims (15)

1. 上部ハウジングシェルと、
   下部ハウジングシェルと、
   周囲フレームと折り畳まれたひだ状媒体とを備えるひだ状パック要素であって、前記周囲フレームが、第１の対向する側面の組と、第２の対向する側面の組と、を備え、前記周囲フレームが前記周囲フレーム内に前記ひだ状媒体を固定するために、前記ひだ状媒体の少なくともいくつかの縁部上で少なくとも部分的にモールドされており、前記ひだ状媒体は第１のひだ状媒体及び第２のひだ状媒体を備え、前記第１及び第２のひだ状媒体は、互いに異なる濾過密度であり、前記上部ハウジングシェル、前記周囲フレーム、及び、前記下部ハウジングシェルのうちの少なくとも２つが前記第１及び第２のひだ状媒体を含むチャンバを形成するように互いに取り付けられる、ひだ状パック要素と、
   前記下部ハウジングシェルに設けられたインレットと、
   前記上部ハウジングシェル及び／又は前記周囲フレームのうちの１つに形成されたアウトレットと、
   前記第２のひだ状媒体と前記アウトレットとの間の流れ経路内に配置される、前記チャンバ内の流れ制御要素と、
   を備え、
   前記流れ制御要素は、バルブであり、前記バルブが前記ひだ状パック要素に固定的に取り付けられた一方の端部を有する弾性可撓性部材であり、
   前記周囲フレームは、前記流れ制御要素の取付位置を備え、前記取付位置は、それぞれが内向き面及び外向き面を備える第１及び第２の側壁を備え、前記第１及び第２の側壁それぞれが、前記第１の側壁の前記内向き面と前記第２の側壁の前記内向き面とを有する前記周囲フレームの前記第１の対向する側面の組間を横断するように延在し、
   前記第１及び第２のひだ状媒体それぞれは、前記第１のひだ状媒体が、前記第１の側壁の前記外向き面と、前記周囲フレームの前記第２の対向する側面の組の一方と、の間に配置されるように、かつ、前記第２のひだ状媒体が、前記第２の側壁の前記外向き面と、前記周囲フレームの前記第２の対向する側面の組の他方と、の間に配置されるように、前記周囲フレームの前記第１の対向する側面の組間を横断するように延在し、
   前記流れ制御要素は、前記取付位置内に設置され、かつ、前記第１の対向する側面の組間を横断するように延在し、これにより、第１の間隙が、前記バルブと、前記取付位置の前記第１の側壁の前記内向き面と、の間に存在し、かつ、第２の間隙が、前記バルブと、前記取付位置の前記第２の側壁の前記内向き面と、の間に存在する、流体フィルタ装置。
2. 前記取付位置は溝を備え、
   前記バルブは、下部ローブを備え、かつ、
   前記溝は、前記下部ローブを受容するように構成されている、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
3. 前記弾性可撓性部材は、内部剛性インサートを有するエラストマー構成要素である、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
4. 前記周囲フレームは、前記第１及び第２のひだ状媒体の少なくともいくつかの縁部上に少なくとも部分的に成形される、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
5. 前記ひだ状パック要素から分離して配置された補助的なフィルタ材料であって、前記第１及び第２のひだ状媒体の密度と異なる媒体の密度を有する補助的なフィルタ材料をさらに備える、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
6. 前記補助的なフィルタ材料は、少なくとも１つの貫通孔を備える、請求項５に記載の流体フィルタ装置。
7. 前記補助的なフィルタ材料は、前記ひだ状パック要素の前の流体流れの方向において、前記ひだ状パック要素に隣接して配置される、請求項５に記載の流体フィルタ装置。
8. 前記上部ハウジングシェル及び前記下部ハウジングシェルは、振動溶着、レーザー溶着、接着、超音波溶着、又は赤外線溶着のうちの１つによって、前記周囲フレームに接合されている、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
9. 前記弾性可撓性部材は、内部剛性インサートを有するエラストマー構成要素である、請求項２に記載の流体フィルタ装置。
10. 前記第１及び第２のひだ状媒体は、それぞれ第１及び第２の折り目を備え、前記第１及び第２の折り目は、前記周囲フレームの前記第１の対向する側面の組間を横断するように、かつ、前記周囲フレームの前記第２の対向する側面の組と平行して延在する、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
11. 前記流れ制御要素は、流体の温度、圧力、流速、及び／又は粘度の少なくとも１つを変化させるために、前記第１のひだ状媒体と前記第２のひだ状媒体の間の流れの比率を変更させる、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
12. 前記溝は、前記流れ制御要素の前記下部ローブとシールを形成するように構成される、請求項２に記載の流体フィルタ装置。
13. 前記溝は、前記第１の側壁の前記内向き面、または、前記第２の側壁の前記内向き面に向けて前記弾性可撓性部材を配向するように構成される、請求項２に記載の流体フィルタ装置。
14. 前記第１のひだ状媒体、前記第２のひだ状媒体、或いは、前記第１のひだ状媒体及び前記第２のひだ状媒体の両方の上にオーバーモールドされた１つまたは複数のリブをさらに備える、請求項１に記載の流体フィルタ装置。
15. 前記１つまたは複数のリブは、前記周囲フレームの前記第１の対向する側面の対間を横断する方向に延在する、請求項１４に記載の流体フィルタ装置。

Images