JP6825090B2 - 外側部分と中央部分と内側部分とを備えたフィルタウェブを有する流体フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、自動車におけるポンプエレメントおよび／またはソレノイド弁を備えた流体装置のための、特にＥＳＰシステムのための流体フィルタであって、該流体フィルタが直接射出成形されており、該流体フィルタが少なくとも１つのフィルタウェブを有している前記流体フィルタに関するものである。本発明によれば、流体フィルタは、前記フィルタウェブが外側部分と中央部分と内側部分とを含み、その際前記外側部分が、前記流体フィルタに関して外側へ方向づけられている突出部として構成され、且つ前記内側部分が、前記流体フィルタに関して内側へ方向づけられている突出部として構成されていることを特徴としている。

ピストンポンプおよびソレノイド弁は、従来技術から種々の構成で知られている。

車両ブレーキ装置のためのピストンポンプとして、少なくとも１つのピストンが偏心体により往復動可能であるラジアルピストンポンプを使用することができる。この場合、吸込弁座が形成されているプラスチック製の別個の構成部材をピストンに固定することは公知である。このように形成されたピストン要素はライナー内で案内することができ、その際複数のガイドリングおよびパッキンリングが設けられている。さらに、ピストンポンプを被搬送流体内の不純物から保護するため、ピストンポンプへの吸込口の領域にフィルタが設けられている。フィルタは、流体から不純物を取り除くために、供給管の中に配置されているか、或いは、ピストン前方の流体路の領域に配置されていてよい。従来技術からはたとえば特許文献１が知られている。

さらに、従来技術から特許文献２が知られている。この文献は、圧力媒体のための吸込孔および排出孔を有するバルブブロック内に配置された、特に自動車のブレーキ装置のための電磁操作可能な弁に関するものである。繰り抜き部とバルブハウジングとの間には、圧力媒体の貫流を可能にするスリーブ状のフィルタエレメントによって覆われた排流隙間が形成されている。

さらに、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、図２ｂには、従来技術からの流体フィルタの詳細図が示され、描かれている。目下の布の幾何学的形状のために、高流速が原因してウェブに乱流が生じることがある。何らかの高体積流のバックオーバーフローが濾布に生じると、この状態をさらに悪化させる。この乱流は、布の疲労破壊を引き起こす振動を生じさせる。これはたとえば耐久走行中でも観察される。

独国特許出願公開第１０２００４０２０５４８Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００５００５６７７Ａ１号明細書

これに対し、本発明によるフィルタはこの点において流動誘導を最適化させることを可能にするので有利である。これは、本発明によれば、独立請求項の構成要件によって可能になる。本発明の更なる構成は従属請求項に記載されている。

本発明は、自動車におけるポンプエレメントおよび／またはソレノイド弁を備えた流体装置のための、特にＥＳＰシステムのための流体フィルタであって、該流体フィルタが直接射出成形されており、該流体フィルタが少なくとも１つのフィルタウェブを有している前記流体フィルタに関するものである。本発明によれば、流体フィルタは、前記フィルタウェブが外側部分と中央部分と内側部分とを含み、その際前記外側部分が、前記流体フィルタに関して外側へ方向づけられている突出部として構成され、且つ前記内側部分が、前記流体フィルタに関して内側へ方向づけられている突出部として構成されていることを特徴としている。

このことは、流体フィルタが１つのフィルタウェブまたは多数のフィルタウェブを有していると理解される。フィルタウェブは、互いに結合されている要素である。しかしながら、結合部は貫通部を設けており、その結果流体が貫流できるフィルタネットが生じる。流体がフィルタネットを貫流する際にフィルタウェブのまわりを還流する。すなわち、フィルタウェブは流体流動方向に沿っておよび／または流体流動方向に平行に延在している。本発明によれば、１つのフィルタウェブは少なくとも３つの部分から成っている。すなわち、外側へ方向づけられている外側部分と、内側へ方向づけられている内側部分と、これらの間にある中央部分とから成っている。それ故、フィルタウェブは３つの主要部分から構成されていることが理解され、その際これら３つの主要部分は互いにダイレクトに結合されている。材料および製造に関しては、フィルタウェブは、フィルタ全体と同様に、１つの材料から１回の製造プロセスで成形される。

この場合、中央部分はフィルタウェブと残りのフィルタとの結合部を形成することができる。特殊な構成では、フィルタウェブの中央部分は、フィルタを定義する円形壁に対応している。すなわち、フィルタウェブはその中央部分によりフィルタに一体化されている。外側部分と内側部分とはたとえば分離型要素の形態で形成されている。したがって、外側部分と内側部分とは突出部（または隆起部または膨出部）である。その際、ウェブ自体はたとえば全周にわたって周回するように形成されていてよい。この形態では、フィルタウェブは周回するディスクに対応している。もちろん、ウェブは流体フィルタの周方向において中断していてもよく、または、複数のフィルタウェブが周方向に形成されていてもよい。この形態では、フィルタウェブは周回する複数の積層板に対応している。しかし、これとは択一的な実施態様では、フィルタウェブは棒状に個々に構成されていてもよい。すなわち、多数のウェブがフィルタの周方向に互いに横に並ぶように形成され、配置されている。

これによって乱流の減少または阻止が得られるので有利である。これは振動を減少させる。これによって亀裂の形成および振動破壊および／または疲労破壊の危険は少なくなり、制限される。したがって、本発明の主旨は、直接射出成形されたフィルタのウェブ幾何学的形状を最適化することである。流動的に最適化された幾何学的形状は、乱流を阻止し著しく減少させる。すなわち、フィルタウェブの振動およびこれに引き続いて起こる振動破壊が阻止される。流動的に最適化されたウェブの正確な幾何学的形状は、ＣＦＤシミュレーション（英語名：computational fluid dynamics）によって求めることができる。これから、乱流の減少、したがって亀裂のリスクの減少が得られるので有利である。さらに、最適化されたウェブ幾何学的形状は付加コストなしに射出成形金型で実現可能であるのが有利である。

有利な実施態様では、流体フィルタは、フィルタウェブの外側部分と内側部分とは、それらの幾何学的形状がそれぞれ微分可能な関数を用いて描くことができるように形成されていることを特徴としている。

このことは、外側部分および内側部分の幾何学的延在態様が数学的機能記述において連続的であると理解される。同様に、勾配変化も連続的である。すなわち、外側部分および内側部分の輪郭にエッジおよび／または屈曲は存在しない。この場合、本体の輪郭（すなわち外側部分および内側部分）は、高流速の流体による還流のために構成されている。フィルタウェブのフロントピースとエンドピースとの間にはセンターピースが形成されている。この中央部分も高流速の流体のために構成されている。特に、フィルタウェブの中央部分は一定の幾何学的形状を有している。その際、中央部分は流体の流動方向に対し実質的に平行である。

本体の輪郭の上述の構成によって流動剥離を減少または回避できるので有利である。さらに、これにより、フィルタが双方向で作動する場合、フィルタウェブの流動技術的に好ましいバックオーバーフローが得られる。

1つの可能な構成では、流体フィルタは、フィルタウェブの外側部分および／または内側部分が、流動に最適な形状を有していることを特徴としている。

このことは、外側部分および／または内側部分が、その都度の要求に対応して流動誘導を決定するのに適しているような種類および態様に構成されていると理解される。このため、ボディの形状および幾何学的形態、ボディの輪郭、表面特性等は対応的に構成されていてよい。要求としては、たとえば流動抵抗減少のほかに、諸構成要素の（疲労）強度並びに騒音挙動および振動挙動（ＮＶＨ）を挙げることができる。択一的な構成では、外側部分および内側部分という個々の領域だけでなく、フィルタウェブ全体、すなわち外側部分と中央部分と内側部分とは、流動的に最適化された全体形状が存在するように構成されている。

これによって、乱流の減少を、阻止できる程度までに向上させることができるので有利である。また、振動の強力な減少も得ることができる。さらに、これは流動技術的に好ましいバックオーバーフローを可能にする。

有利な実施態様では、流体フィルタは、外側部分および／または内側部分が平坦な幾何学的形状を有していることを特徴としている。

このことは、フィルタウェブの縦断面において、外側輪郭の幾何学的形状が外側部分に対し頂点を有していると理解される。同様に、内側部分も頂点を有している。外側輪郭は、幾何学的延在態様においてそれぞれこの頂点に接近している。接近は連続的に行われる。したがって頂点とは、中央領域に対してそれぞれの領域のそれぞれの最大距離を有する、外側領域または内側領域の点である。補足的に述べれば、フィルタウェブが周回するように延在している場合、縦断面のそれぞれの「頂点」は実際のフィルタにおいて周回している線を表すことができる。

これによって、乱流を、阻止する程度まで減少させることが同様にできるので有利である。同様に、振動も減少する。これによって亀裂の危険も少なくなり、振動破壊が回避される。

択一的な更なる構成では、流体フィルタは、フィルタウェブの外側部分および／または内側部分は、流動抵抗係数が小さな形状を有し、特に半球体状または滴状または放物線状またはカテナリー状に構成されていることを特徴としている。

このことは、外側部分が、小さなｃｗ値を有するボディ形状で形成されていると理解される。同様に、内側部分も、小さなｃｗ値を有するボディ形状で形成されている。これによって、より小さな流動抵抗が生じるので有利である。同様に、圧力損失もより小さい。また、より少ない流体剥離も達成される。結果的に乱流が最小限に抑えられる。

有利な構成では、流体フィルタは、フィルタウェブの外側部分と内側部分とが異なる形状を有していることを特徴としている。

このことは、外側部分と内側部分とが異なる幾何学的形態および機能を有することができると理解される。幾何学的形態は、たとえばフロントピースまたはエンドピースとしての機能に関しては、流体の主流動方向に関して設計可能である。その都度の構成において、たとえばその都度の流動方向での流体の流速並びにそれぞれ流入角度および流出角度を考慮してもよい。

これによって、流体の目下の流動に対する最適化を行うことができるので有利である。その際、バックオーバーフローの考慮および最適化を含めて、主流動方向に対する考慮および整合を行うことができる。

１つの可能な実施態様では、流体フィルタは、内側部分が、同じ半径方向高さに対し、外側部分よりも大きな勾配を有していることを特徴としている。

このことは、絶対的な勾配または傾斜が考慮され、すなわち勾配値の大きさが考慮されると理解される。勾配とは、フィルタウェブの幾何学的横断面においてフィルタウェブの中心軸線と外側輪郭に対する接線との間でそれぞれの点において生じる角度のことであると理解される。この特徴は、半径方向高さゼロとしての頂点を除けば、すべての半径方向高さに対して適用することができる。これによって、内側部分と外側部分との間に異なる幾何学的形状が生じる。外側部分には「より尖った」端部が生じ、内側部分には「より膨らんだ」端部が生じる。外側から内側への流動方向の場合、より尖った端部がフロントピース（外側部分）に形成され、より膨らんだ端部がエンドピース（内側部分）に形成されている。この種の構成は、特に膨らんだ端部をフロントピースに有し、より尖った端部をエンドピースに有している典型的な流動線状ボディとは逆である。

しかしながら、上述の構成は、フィルタに対し最適化された全体形状を可能にさせるので有利である。その際、流動技術的に好ましいバックオーバーフローも可能になる。したがってフォワードオーバーフロー、バックオーバーフローのようなすべての流動状況に対し最適な整合が行われる。

有利な更なる構成では、流体フィルタは、内側部分の頂点が、外側部分の頂点よりも中央部分から小さな間隔を有し、および／または、内側部分の頂点で、外側部分の頂点におけるよりも大きな曲率半径が形成されていることを特徴としている。

この特徴により、同様に特殊な幾何学的形状が生じる。フィルタウェブは、同様に外側部分に「より尖った」端部を有し、内側部分に「より膨らんだ」端部を有することができる。そのうえ、外側部分での流動誘導のほうが長い。同様に最適化された流動誘導が生じるので有利である。たとえば、バックオーバーフローも促進させることができる。

択一的な実施態様では、流体フィルタは、フィルタウェブの幾何学的形状が、特に外側部分および／または内側部分の幾何学的形状が、高流速の流体用に構成されており、および／または、流体内の乱流が減少するように構成されていることを特徴としている。

このことは、乱流を減少および回避するため、外側へ向いている突出部および内側へ向いている突出部の形状が特別に定義された造形を有すると理解される。この場合、特に多次元的な形状およびプロファイル構成が可能である。その際、外側輪郭の勾配の符号転換も考えられる。同様に、表面構造化が有利なことがある。この種の設計は、有利には目下の条件およびその都度の使用例に対する目的設定を考慮して行うことができる。これによって、流動剥離の減少および振動の減少並びに亀裂形成の回避が得られるので有利である。

１つの可能な実施態様では、流体フィルタは、フィルタウェブの流動に最適な幾何学的形状が、特に外側部分および／または内側部分の幾何学的形状が、シミュレーションを用いて求められていることを特徴としている。

さらに、本発明によれば、自動車におけるポンプエレメントおよび／またはソレノイド弁を備えた流体装置のための、特にＥＳＰシステムのための流体フィルタを有する前記ソレノイド弁であって、流体フィルタが直接射出成形されており、流体フィルタが少なくとも１つのフィルタウェブを有している前記ソレノイド弁において、フィルタウェブが外側部分と中央部分と内側部分とを含み、その際外側部分が、流体フィルタに関して外側へ方向づけられている突出部として構成され、且つ内側部分が、流体フィルタに関して内側へ方向づけられている突出部として構成されていることを特徴とするソレノイド弁が設けられている。

さらに、有利には、上記説明のいくつかの実施態様のうちの１つの実施態様による流体フィルタを備えたソレノイド弁が設けられている。

さらに、本発明によれば、自動車におけるポンプエレメントおよび／またはソレノイド弁を備えた流体装置のための、特にＥＳＰシステムのための流体フィルタを有するポンプエレメントであって、流体フィルタが直接射出成形されており、流体フィルタが少なくとも１つのフィルタウェブを有している前記ポンプエレメントにおいて、フィルタウェブが外側部分と中央部分と内側部分とを含み、その際外側部分が、流体フィルタに関して外側へ方向づけられている突出部として構成され、且つ内側部分が、流体フィルタに関して内側へ方向づけられている突出部として構成されていることを特徴とするポンプエレメントが設けられている。

さらに、有利には、上記説明のいくつかの実施態様のうちの１つの実施態様による流体フィルタを備えたポンプエレメントが設けられている。

なお、本明細書で個々に説明する構成要件は任意に、技術的に有意義な態様で互いに組み合わせることができ、本発明の更なる構成を示すことを指摘しておく。本発明の更なる構成要件と合目的性は、添付の図を用いた実施形態の説明から明らかである。

従来技術による流体フィルタを備えたソレノイド弁の部分図である。 従来技術によるソレノイド弁用流体フィルタの一部分の詳細図である。 従来技術による流体フィルタを備えたポンプエレメントの部分図である。 従来技術によるポンプエレメント用流体フィルタの一部分の詳細図である。 本発明による一実施形態に対応する２つのフィルタウェブの概略図である。 本発明による一実施形態に対応するソレノイド弁用流体フィルタの一部分の詳細図である。 本発明による一実施形態に対応するポンプエレメント用流体フィルタの一部分の詳細図である。

図１ａは、従来技術による流体フィルタ（１）を備えたソレノイド弁（３）の部分図である。ソレノイド弁（３）は全体を図示されていない。図から、流体フィルタ（１）の位置を見て取ることができる。さらに、次の詳細図がどの個所を取り出したものであるかの目印が付してある。図１ｂは、従来技術によるソレノイド弁（３）用流体フィルタ（１）の一部分の詳細図である。ここには、流体フィルタ（１）の一部分が縦断面図で図示してある。ここでは複数のフィルタウェブ（５）が図示されている。これらのウェブは、中央部分（７）と外側部分（８）とを有している。さらに、流体の流動方向（４）が示されている。流動方向は双方向である。すなわち、流入と流出とが行われる。

図２ａは、従来技術による流体フィルタ（１）を備えたポンプエレメント（２）の部分図である。ポンプエレメント（２）は全体を図示されていない。図から、流体フィルタ（１）の位置を見て取ることができる。さらに、次の詳細図がどの個所を取り出したものであるかの目印が付してある。図２ｂは、従来技術によるポンプエレメント（２）用流体フィルタ（１）の一部分の詳細図である。ここには、流体フィルタ（１）の一部分が縦断面図で図示してある。ここでは複数のフィルタウェブ（５）が図示されている。これらのウェブは、中央部分（７）と外側部分（８）とを有している。さらに、流体の流動方向（４）が示されている。流動方向は一方向である。すなわち、流入が行われる。

図３は、本発明による実施形態に対応する２つのフィルタウェブ（５）を縦断面図で概略的に図示したものである。フィルタウェブ（５）は同様に中央部分（７）を含んでいる。フィルタウェブ（５）は、さらに、外側部分（８）と内側部分（６）とを含んでいる。これらは突出部として形成されている。これらの突出部は丸い形状を有している。外側部分（８）も内側部分（６）も頂点（ｓ６，ｓ８）を有し、これらの頂点はそれぞれの最大延在部を定義している。外側部分（８）は、頂点（ｓ８）において、湾曲半径（ｒ６）を備えた内側部分（６）よりも小さな湾曲半径（ｒ８）を有している。さらに、２つの接線（ｔ６，ｔ８）が図示されている。両接線（ｔ６，ｔ８）は、（中心軸線に対し同じ半径方向間隔（ｈ）で）フィルタウェブ（５）の外面に接している。この場合接線（ｔ６，ｔ８）は勾配（ａ）を有し、内側部分（６）での接線（ｔ６）の勾配（ａ６）は、外側部分（８）での勾配（ａ８）よりも大きい。さらに、流体の流動方向（４）が図示されている。この実施形態では、流体は外側から流体フィルタ（１）を通って流れ、その際まず流体はフィルタウェブ（５）の外側部分（８）を通過し、その後中間部分（７）を、最後に内側部分（６）を通過する。

図４ａは、本発明による実施形態に対応するソレノイド弁（３）用流体フィルタ（１）の一部分の詳細図である。この場合、複数のフィルタウェブ（５）が認められる。これらのフィルタウェブは外側部分（８）と、中央部分（７）と、内側部分（６）とを有している。さらに、流体の流動方向（４）が記入されている。図示した実施形態では、流動方向は双方向である。すなわち、流入と流出とが行われる。

図４ｂは、本発明による実施形態に対応するポンプエレメント（２）用流体フィルタ（１）の一部分の詳細図である。この場合、複数のフィルタウェブ（５）が認められる。これらのフィルタウェブは外側部分（８）と、中央部分（７）と、内側部分（６）とを有している。さらに、流体の流動方向（４）が記入されている。図示した実施形態では、流動方向は一方向である。すなわち、流入のみが行われる。

１ 流体フィルタ
２ ポンプエレメント
３ ソレノイド弁
４ 流体の流動方向
５ フィルタウェブ
６ 内側部分
７ 中央部分
８ 外側部分
ａ 内側部分の勾配
ｈ 半径方向高さ
ｓ６ 内側部分の頂点
ｓ８ 外側部分の頂点

Claims (9)

1. 自動車におけるポンプエレメント（２）および／またはソレノイド弁（３）を備えた流体装置のための流体フィルタ（１）であって、直接射出成形されており、流体が通過できる少なくとも１つのフィルタウェブ（５）を有している前記流体フィルタ（１）において、
   前記フィルタウェブ（５）は、
   前記流体フィルタ（１）の外周面において該流体フィルタ（１）の外側へ向けて突出して形成された外側ウェブと、
   前記流体フィルタ（１）の内周面において該流体フィルタ（１）の内側へ向けて突出して形成された内側ウェブと、
   を含み、
   前記外側ウェブと前記内側ウェブは、前記流体フィルタ（１）に表裏一体に成形されている
   ことを特徴とする流体フィルタ（１）。
2. 前記外側ウェブの外形および前記内側ウェブの外形がエッジおよび／または屈曲のない形状に成形されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体フィルタ（１）。
3. 前記流体フィルタ（１）の外周面に設けられる複数の前記外側ウェブと、
   前記流体フィルタ（１）の内周面に設けられる複数の前記内側ウェブと、
   を備え、
   複数の前記外側ウェブの各頂点が第１平面上に含まれ、
   複数の前記内側ウェブの各頂点が前記第１平面とは異なる第２平面上に含まれる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の流体フィルタ（１）。
4. 前記外側ウェブの外形および前記内側ウェブの外形は、半球体形状、滴形状、放物線形状またはカテナリー形状のいずれかの形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体フィルタ（１）。
5. 前記外側ウェブの外形および前記内側ウェブの外形は、互いに異なる形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体フィルタ（１）。
6. 前記外側ウェブは、前記内側ウェブよりも尖っている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体フィルタ（１）。
7. 前記内側ウェブの頂点（ｓ６）における曲率半径（ｒ６）は、前記外側ウェブの頂点（ｓ８）における曲率半径（ｒ８）よりも大きく形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体フィルタ（１）。
8. 自動車における流体フィルタ（１）を有するソレノイド弁（３）であって、
   前記流体フィルタ（１）が直接射出成形されており、
   前記流体フィルタ（１）が流体が通過できる少なくとも１つのフィルタウェブ（５）を有しており、
   前記フィルタウェブ（５）は、
   前記流体フィルタ（１）の外周面において該流体フィルタ（１）の外側へ向けて突出して形成された外側ウェブと、
   前記流体フィルタ（１）の内周面において該流体フィルタ（１）の内側へ向けて突出して形成された内側ウェブと、
   を含み、
   前記外側ウェブと前記内側ウェブは、前記流体フィルタ（１）に表裏一体に成形されている
   ことを特徴とするソレノイド弁（３）。
9. 自動車における流体フィルタ（１）を有するポンプエレメント（２）であって、
   前記流体フィルタ（１）が直接射出成形されており、
   前記流体フィルタ（１）が流体が通過できる少なくとも１つのフィルタウェブ（５）を有しており、
   前記フィルタウェブ（５）は、
   前記流体フィルタ（１）の外周面において該流体フィルタ（１）の外側へ向けて突出して形成された外側ウェブと、
   前記流体フィルタ（１）の内周面において該流体フィルタ（１）の内側へ向けて突出して形成された内側ウェブと、
   を含み、
   前記外側ウェブと前記内側ウェブは、前記流体フィルタ（１）に表裏一体に成形されている
   ことを特徴とするポンプエレメント（２）。
   

Images