KR100679771B1 - 밸브 결합 부품을 구비한 필터 - Google Patents

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디터 바우만
빌헬름 아르데스
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헹스트 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명의 연소 기관의 오일 필터와 같은 필터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 필터는 필터 하우징 그리고 역류 차단 밸브, 필터 우회 밸브 또는 배출 밸브와 같이 필터 하우징 내에 배치된 밸브를 포함한다. 본 발명에 따라서 상기 밸브의 밸브 몸체는 하나의 결합 부품에 배치되며, 상기 결합 부품은 적어도 하나의 추가 밸브 또는 추가 밸브 삽입물과 같은 필터 부품을 결합 부품에 연결하기 위한 연결 수단을 포함한다.

Description

밸브 결합 부품을 구비한 필터 {FILTER WITH A VALVE COMBINATION COMPONENT}
본 발명은, 예컨대 자동차 산업에서 내연 기관용 오일 필터로서 사용될 수 있는 것과 같은, 청구항 1의 전제부에 따른 필터에 관한 것이다.
상기와 같은 유형의 필터는 GB-A-227,97,25호 또는 DE-A-421,45,00호에 공지되어 있다. 상기 공지된 필터는 각각 밸브 바디 및 해당 밸브 페이스(valve face)를 구비한 결합 부품을 포함한다.
첫째로, 자동차 산업의 내연 기관용 오일 필터에서는, 예를 들어 오일이 필터 안으로 유입되는 경우 엔진에 의해 형성되는 오일 압력으로 인해서 개방되는 역류 차단 밸브와 같은 하나 또는 다수의 밸브가 제공될 수 있다. 엔진이 정지한 상태에서 그에 상응하게 오일 압력이 떨어지면, 역류 차단 밸브가 폐쇄되어 최소량의 오일이 필터 안에 있게 된다. 둘째로, 필터 매체가 심하게 오염되었거나 또는 오일의 점착성이 지나치게 큰 경우에는, 필터를 단락 방식으로 작동시킬 수 있기 위하여 필터 우회 밸브(filter bypass valve)가 제공될 수 있다. 이 때 필터의 원유측에서 소정의 초과 압력이 지배적인 경우에는, 상기 필터 우회 밸브가 개방되고, 원유를 위해 제공된 필터 배출구로 이어지는 통로(passage)가 개방된다. 셋째로, 필터 삽입물(filter insert)을 교체하기 위하여 필터가 개방되는 경우에 덮개 및 필터 삽입물의 동작에 따라 개방되는 배출 밸브가 제공될 수 있음으로써, 필터 하우징의 내부 챔버에 있는 오일이 유출될 수 있다. 그럼으로써, 필터 삽입물은 가급적 오염물이 없는 상태로 추출될 수 있다.
선행 기술에 따른 필터의 결합 부품에서는, 첫째로 밸브 페이스가 제조되어야 하고, 둘째로 상기 밸브 페이스가 결합 부품의 제조를 어렵게 하는데, 그 이유는 밸브 바디 또는 밸브 페이스에 접근하기가 나쁘기 때문이다.
삭제
본 발명의 목적은, 가급적 저렴하게 제조될 수 있고, 특히 신속하게 조립될 수 있을 정도까지, 선행 기술에 따른 필터를 개선하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 필터에 의해서 달성된다.
달리 말해서 본 발명은, 밸브에 추가하여 부가의 기능들, 즉 다수의 밸브 기능들을 하나의 결합 부품 안에 통합하는 것을 제안한다. 밸브 페이스가 결합 부품으로부터 분리 배치되기 때문에, 조립은 결합 부품의 제작시에 용이하게 그리고 보다 짧은 시간 안에 가능하다. 필터의 최종 조립에 의해서 비로소 하나의 기능할 수 있는 밸브가 완성되기 때문에, 결합 부품의 특히 간단한 예비 조립이 가능해지는데, 그 이유는 밸브 바디가 아직까지 밸브 페이스에 인접하지 않도록 상기 결합 부품이 밸브 바디를 수용하거나 또는 포함할 수 있음으로써, 접근이 매우 용이하고, 그에 상응하게 간단하고 신속한 조립이 이루어질 수 있기 때문이다. 그에 비해, 해당 밸브 페이스는 예컨대 필터 하우징 및 필터 소켓에 의하여 형성될 수 있거나 또는 필터 삽입물에 의하여 형성될 수 있음으로써, 제조 과정의 단순화에 추가하여 바람직하게는 부품, 즉 고유 부품으로서 형성된 밸브 페이스가 절약될 수 있다.
필터의 신속한 조립은 예비 조립된 어셈블리를 사용함으로써 가능하다. 특히 예를 들어 필터 소켓과 같은 필터의 부분이 엔진 하우징에 일체형으로 주조된 경우에는, 필터의 완성을 위한 조립 및 마무리 작업이 자동차 제조 작업 중에 이루어진다. 필터 제조자가 전체 필터를 전자동으로 완성하는 대신에, 필터의 제조 작업이 부분적으로 자동차 제조자에게로 옮겨감으로써, 조립은 현저히 단순해지고, 조립될 부품의 개수가 감소할 수 있음으로써 필터는 보다 경제적으로 완성될 수 있다.
따라서, 예컨대 역류 차단 밸브와 같은 제 1 밸브에 추가하여, 상기 결합 부품은 우회 밸브와 배출 밸브 중에서 하나를 포함할 수 있거나 또는 경우에 따라서는 상기 2개의 밸브를 포함할 수 있으며, 이 경우에는 전술한 제 1 밸브 이외에 가동적인 밸브 바디 및 상기 밸브 바디에 할당되고 밸브 페이스로서 언급되는 밀봉 표면을 각각 포함하는 완제품 밸브가 제공될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 밸브가 추가로 제공되는 경우에도 필터의 최종 조립에 의해서 비로소 각각 하나의 기능할 수 있는 밸브가 형성될 수 있다. 이 경우에는 결합 부품의 특히 간단한 예비 조립이 가능해지는데, 그 이유는 밸브 바디가 아직까지 밸브 페이스에 인접하지 않도록 상기 결합 부품이 밸브 바디를 수용하거나 또는 포함할 수 있음으로써, 접근이 매우 용이하고, 그에 상응하게 간단하고 신속한 조립이 이루어질 수 있기 때문이다. 그에 비해, 해당 밸브 페이스는 예컨대 필터 하우징 및 필터 소켓에 의하여 형성될 수 있거나 또는 필터 삽입물에 의하여 형성될 수 있다.
하나 또는 다수의 추가 밸브를 배치하는 것에 대안적으로, 상기 결합 부품을 필터의 다른 부품들과 결합시키거나 또는 결합시킬 수 있음으로써, 고집적 어셈블리에 의한 신속한 조립이 가능해진다. 따라서, 상기 결합 부품은 하나의 필터 삽입물 또는 필터 삽입물을 위한 공지된 지지용 도움(dome)에 연결될 수 있다. 자동차 제조의 경우에는 필터 삽입물이 필터 타입에 따라서 다양하게 조립되어야 하기 때문에, 결과적으로 이 경우에는 하나 또는 다수의 밸브를 동시에 조립할 수 있음으로써, 작업 단계가 단축될 수 있다.
정기적으로 교체되는 필터 삽입물과 연결되는 경우에는, 상기 필터 삽입물이 예를 들어 클립 연결 또는 스냅 연결에 의해서 약하게 고정되어 결합 부품과 해체 가능하게 연결될 수 있음으로써, 우선은 상기 2개의 부품이 함께 하나의 단일 부품으로서 조립될 수 있다. 그러나 이 경우에는 상기 결합 부품이 생태학적으로 그리고 환경 친화적으로, 바람직하게는 필터에 고정된 영구 부품으로서 필터 내에 남겨지고, 필터 삽입물의 교체시에는 아무 문제없이 필터 삽입물로부터 해체될 수 있다.
국부적인 오일 배출구를 갖는 필터 타입과 관련된 본 발명의 실시예들은 도면을 참조하여 아래에서 자세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1d는 제 1 실시예로서, 도 1a - 도 1c에는 전체 필터가 다양한 작동 상태에서 도시되어 있고, 도 1d에는 결합 부품이 단독으로 도시되어 있으며,
도 2 및 도 3은 각각 추가의 실시예이며,
도 4a 및 도 4b는 마찬가지로 다양한 작동 상태에서 도시된, 추가 실시예이다.
도 1a에는, 내연 기관용 오일 필터로서 제공된 필터(1)가 엔진 정지 상태에서 도시되어 있다. 필터(1)는 필터 하우징(2) 및 커버(3) 그리고 교체 가능한 필터 삽입물(4)을 포함한다. 필터 삽입물(4)은 지지용 도움(6)(dome)이 그 내부에 배치된 내부 챔버(5)를 둘러싸고 있으며, 상기 지지용 도움은 오일 필터 내부를 지배하는 압력- 및 온도 조건에서 상기 필터 삽입물(4)의 필터 재료의 붕괴를 저지한다.
상기 지지용 도움(6)은 필터 우회 밸브(8)의 밸브 바디(7)를 지지한다: 필터 삽입물(4) 외부에서 큰 압력이 주도적인 경우에는, 상기 밸브 바디(7)가 아래로 프레싱 되는 동시에 상기 밸브 바디(7)와 상기 바디에 할당된 밸브 페이스(valve face) 사이에 있는 유동 경로를 개방시키며, 상기 밸브 페이스는 필터 삽입물(4)의 상단 플레이트(10)에 의해서 형성된 칼라(9)(collar)로 형성된다.
필터(1)의 추가 밸브들은 기본적으로 동일하게 형성된 2개 밸브의 형태로 제공되며, 상기 2개의 밸브는 소형 플레이트의 형태로 된 밸브 바디(12)를 각각 하나씩 포함하고, 역류 차단 밸브(11)로서 및 배출 밸브(22)로서 이용된다. 상기 밸브 바디(12)는 각각 스프링에 의해서, 결합 부품(15)의 베이스 플레이트(14)에 대하여 지지되며, 상기 결합 부품은 도 1d에서 상세하게 볼 수 있다:
상기 베이스 플레이트(14)에는 역류 차단 밸브(11) 및 배출 밸브(22)를 위한 홀더(16)가 제공되며, 밸브 바디(12)가 스프링(17)에 의해서 상기 홀더를 향해 프레싱 된다. 이와 같은 방식으로 밸브 바디(12)가 영구적으로 결합 부품(15)에 고정됨으로써, 상기 결합 부품(15)은 예비 조립되어 이송 준비를 갖추게 되고, 필터 하우징(2)에 삽입할 때 결합 부품(15)의 조립이 쉬워진다.
또한 결합 부품(15)은 연결 슬리브(18)(connecting sleeve)를 포함한다. 상기 연결 슬리브(18)는 예를 들어 탄성 중합체로 이루어진 시일(19) 및 예를 들어 금속으로 이루어진 고정 링(20)을 구비하고 있으며, 상기 고정 링은 스프링 탄성적인 고정 클러치(21)의 후방 절단부에 배치되어 있다. 후방 절단부가 없더라도 상기 고정 링(20)이 자체 팽창력에 의해서 상기 연결 슬리브(18)를 필터 소켓 내부에 고정시키기 때문에, 고정 클러치(21)를 수용하기 위한 필터 소켓의 복잡한 가공 과정이 필요 없어진다.
도 1b에는 필터(1)의 통상적인 작동 상태가 도시되어 있다. 도면에서 역류 차단 밸브(11)의 밸브 바디(12)는 오일에 의해서 상승(lifting)되며, 상기 오일은 공급 장치(23)에 의해서 필터(1) 내부로 유입된다. 여과된 오일은 배출구(31)를 거쳐 윤활 장소까지 이른다. 그와 달리 배출 밸브(22)는 폐쇄 상태인데, 그 이유는 상기 배출 밸브의 밸브 바디(12)가 필터 하우징(2)에 의해 형성된 해당 밸브 페이스상에 올려짐으로써, 오일이 상기 결합 부품(15)의 상부에 있는 필터 내부로부터 배출 라인(32) 내부로 도달될 수 없기 때문이다.
도 1c에는, 필터(1) 전체가 아니라 다만 필터 삽입물(4)만 교체되는 "필터 교체" 작동 상태가 도시되어 있다. 도면에서는, 커버(3)가 이미 필터 하우징(2)에 비해 상승되어 있음을 알 수 있다.
결합 부품(15)의 연결 슬리브(18)는 상기 지지용 도움(6)과 클립으로 고정되어 있으며, 이 경우 상기 지지용 도움(6)은 소수의 고정 클러치(24)에 의해서 칼라(25) 뒤로 연장되고, 상기 칼라는 연결 슬리브(18) 상에 제공된다. 따라서, 연결 슬리브(18) 및 전체 결합 부품(15)은 커버(3)와 함께, 예를 들어 지지용 도움(6)에 있는 필터 삽입물(4)의 클램핑 시이트에 의해서, 상호 밀봉 결합 때문에, 혹은 스프링(27)에 의해서 필터 하우징(2)에 비해 상승된다.
고정 링(20)은, 다만 자체 고정력에 의해서만 또는 필터 하우징(2)에 제공되어 상기 필터 하우징(2)내에서의 고정 링(20)의 높이 고정된 위치를 보증해주는 주변 홈의 도움으로, 위쪽으로 가능한 결합 부품(15)의 경로를 제한한다. 결합 부품(15)이 상기와 같이 상승된 상태에서는 - 도 1c에서 알 수 있는 바와 같이 - 배출 밸브(22)의 밸브 바디(12)가 해당 밸브 페이스에 의해 하강 됨으로써, 잔류 오일은 내부 챔버(5)로부터 그리고 전체적으로는 필터 하우징(2)으로부터 배출 라인(26) 내부로 유입될 수 있다. 커버(3)와 필터 하우징(2) 사이에 있는 나사선의 길이가 상기 잔류 오일의 완전한 배출을 가능하게 함으로써, 필터 삽입물(4)을 필터 하우징(2)으로부터 빼낼 때에는 상기 잔류 오일이 가급적 잔류되지 않으면서 필터 삽입물(4)로부터 방울로 떨어지게 된다.
도 2는, 역류 차단 밸브(11) 및 배출 밸브(22)가 제 1 실시예와 달리 다른 밸브 바디(12)를 포함하는 제 2 실시예를 보여주며, 상기 실시예에서 밸브 바디(12)는 필터 우회 밸브의 밸브 바디(7)와 유사하거나 동일한 구조로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 결합 부품(15)이 베이스 플레이트(14)뿐만 아니라 지지용 도움(6)을 또한 형성하기 때문에, 단지 상기 하나의 어셈블리, 즉 결합 부품(15)을 조립하는 것만으로도 전체 밸브 기능이 필터(1) 내부에 통합될 수 있다. 상기 실시예에서도 결합 부품(15)의 특히 간단한 제조 및 조립은, 밸브 바디(7 또는 12)에 할당된 밸브 페이스가 상기 결합 부품(15)에 제공되지 않고, 오히려 하우징측에 혹은 필터 삽입물(4)에 제공됨으로써 가능해진다.
도 3에 따른 실시예는 도 2의 실시예와 유사하게 형성된 결합 부품(15)을 보여주는데, 상기 결합 부품은 도 1의 실시예와 유사하게 지지용 도움(6)과 별도로 제조된 다음에만 도 1에서와 유사한 방식으로 지지용 도움(6)과 결합된다. 본 실시예에서는 상이한 지지용 도움(6)을 사용함으로써, 상이한 필터 치수에 맞게 조절하는 작업이 매우 저렴한 방식으로 이루어질 수 있다. 높이가 상이한 필터 삽입물(4)을 사용함으로써, 각각 필요한 필터면에 맞게 조절하는 작업도 매우 간단한 방식으로 이루어질 수 있으며, 이 경우에는 계속해서 동일한 필터 하우징(2)을 사용하는 것이 가능하고, 그에 상응하게 다만 상이한 높이의 커버(3)만을 사용해야 한다.
도 4a 및 도 4b에는, 연결 슬리브(18)가 결합 부품(15)의 고유 부품으로 형성됨으로써, 규격화된 베이스 플레이트(14)를 사용하는 경우에 상이한 필터 타입의 개별 배출구에 맞게 조절하는 작업이 간단하게 이루어질 수 있는 일 실시예가 도시되어 있다. 상기 도 4a 및 도 4b의 연결 슬리브(18)는 필터 하우징(2)내에 있는 고정 링에 의해서 고정되지 않는다. 본 실시예에서 상기 연결 슬리브(18)는 부가적으로 필터 우회 밸브의 이동 가능한 밸브 바디를 또한 형성하며, 상기 필터 우회 밸브는 본 실시예에서 필터 삽입물(4) 아래에 제공된다.
도 4a에서 필터(1)는 엔진 정지 작동 상태에서 도시되어 있다. 역류 차단 밸브(11)뿐만 아니라 배출 밸브(22)도 폐쇄되어 있다. 연결 슬리브(18)는 스프링(27) 파워에 의해서 결합 부품(15)의 베이스 플레이트(14)를 향해 프레싱 된다.
도 4a와 달리 도 4b는, 엔진이 작동되고 규정된 오일 압력이 형성된 작동 상태를 보여준다. 예를 들어 저온 시동시에는 높은 오일 점성으로 인해, 필터 우회 밸브를 개방시킬 수 있는 오일 압력에 도달할 수 있다. 오일은 먼저 공급 장치(23)를 거쳐 역류 차단 밸브(11)의 밸브 바디(12)에 도달하여 상기 밸브를 개방시킨다. 오일은 계속 흘러 필터 하우징(2)의 내부 챔버에서 필터 삽입물(4) 둘레에 분배된다. 높은 점성 때문에 오일이 충분히 신속하게 내부 챔버(5) 내부로 유입되지 않기 때문에, 필터(1)내에 있는 필터 삽입물(4) 외부에서는, 최종적으로 연결 슬리브(18)에 있는 플랜지 플레이트(28) 위를 프레싱 하는 초과 압력이 형성되며, 그 결과 연결 슬리브(18)는 스프링(27) 작용에 대항하여 아래로 프레싱 된다. 다수의 윈도우(29)가 고정 칼라(30) 사이에 제공되고, 상기 칼라에 의해서 연결 슬리브(18)가 베이스 플레이트(14)와 연결된다. 상기 윈도우를 통해 오일은, 정제 오일을 위해 제공된 배출구(31) 내부에 직접 도달하게 된다. 본 실시예에서는 필터 우회 밸브(8)가 연결 슬리브(18) 및 베이스 플레이트(14)로 형성됨으로써, 본 실시예에서도 전체 밸브 기능들은 상기 결합 부품(15)내에서 실현된다.
도시된 실시예들은 오직 배출 라인(32)과 같은 배출구가 국부적으로 배치된, 즉 배출구 외부에서 방사형으로 뻗는, 예를 들어 축과 평행하게 뻗는 필터 타입과만 관련이 있다. 그와 달리 소위 중앙 배출구를 구비한 필터 타입들도 또한 공지되어 있다. 상기 타입의 필터에서는 오일이 먼저 배출 개구 내부에 제공된 고유의 유동 채널 내부에서 흐르게 된다. 상기 유동 채널은 예를 들어 분리벽에 의해 분리된 고유 배출 채널 둘레에서 동축으로 뻗은 다음에 배출구로부터 분기된다. 중앙 배출구를 구비한 상기와 같은 방식의 필터도 또한 바람직하게는 본 발명에 따라 형성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 필터 하우징, 및
    상기 필터 하우징내에 배치된, 역류 차단 밸브, 필터 우회 밸브 또는 배출 밸브와 같은 밸브를 포함하며,
    상기 밸브의 밸브 바디가 결합 부품(15)에 배치되어 있고,
    상기 결합 부품(15)은, 추가 밸브 또는 필터 삽입물(4)과 같은 적어도 하나의 추가 필터 부품을 결합 부품(15)에 연결하기 위한 연결 수단을 포함하는, 내연 기관용 오일 필터와 같은 필터에 있어서,
    상기 결합 부품(15)은 베이스 플레이트(14)를 포함하고, 상기 플레이트에서는 밸브의 밸브 바디가 스프링에 의해 움직일 수 있도록 지지되며,
    상기 밸브 바디에 할당된 밸브 페이스는 결합 부품(15)으로부터 분리 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(14)는 연결 슬리브(18)와 연결되는 개구를 포함하고,
    상기 연결 슬리브는 배출 밸브 및/또는 필터 우회 밸브(8)를 위한 밸브 바디를 형성하는 것을 특징으로 하는, 필터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결 슬리브(18)가 베이스 플레이트(14)로부터 분리된 하나의 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 부품(15)은, 필터 삽입물(4)이 해체 가능하게 설치되거나 또는 설치될 수 있는 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터.
  5. 삭제
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