KR101570597B1 - 필터 요소 및 필터 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체를 여과하기 위한 필터 장치(2)를 위한 필터 요소(6)에 관한 것으로, 이 필터 요소는 웨브형의 접힌 필터 재료(13)로 만들어진 환형 필터 본체(10)를 가지며, 이 필터 본체는 원주 방향으로 내부 공간(14)을 둘러싸며, 또한 필터 요소는 내측 프레임(15)을 가지며, 이 내측 프레임은 상기 내부 공간(14)과 대향하는 필터 본체(10)의 내측에 배치된다. 더 간단한 조립을 위해, 내측 프레임(15)은, 외측으로 돌출되어 있고 축방향으로 연장되어 있는 적어도 하나의 정렬 스트립(16)을 갖고 있으며, 이 정렬 스트립은 원주 방향으로 필터 재료(13)의 서로 인접한 두 접힘부(17; 18) 사이에 배치되어 이들 접힘부와 접촉한다.

Description

필터 요소 및 필터 장치{FILTER ELEMENT AND FILTER DEVICE}
본 발명은 유체를 여과하기 위한 필터 장치를 위한 필터 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 필터 요소를 구비하는 필터 장치에 관한 것이다.
예컨대 차량에서 유체를 여과하기 위해 필터 요소 및 필터 장치가 사용될 수 있다. 예컨대, 신기(fresh air) 시스템이 차량의 내연 기관의 연소실내에서의 연소 과정에 공급될 신기를 여과하는 공기 필터 장치를 가질 수 있다. 연소실에 공급되는 공기의 양 또는 질량을 가능한 한 정확하게 아는 것이 내연 기관의 최적 작동을 위해 중요하다. 이를 위해, 공기 유량계, 즉 공기 질량 또는 공기량을 측정하기 위한 센서가 편리하게는 상기 필터 장치의 하류에서 신기 시스템에 배치된다. 이 공기 유량계를 필터 장치 또는 필터 요소에 가능한 한 가깝게 배치하는 것이 컴팩트한 설계면에서 유리할 수 있다.
공기 필터 요소로 사용될 수 있는 종래의 필터 요소는 웨브형의 접힌 필터 재료로 이루어진 환형 필터 본체를 일반적으로 갖고 있으며, 이 필터 본체는 원주 방향으로 내부 공간을 둘러싼다. 제작 방법 때문에, 그러한 필터 본체는, 필터 재료의 끝 접힘부가 서로 접하고 원주 방향으로 서로에 고정되는 지점에서 불균일성을 갖는다. 예컨대, 상기 끝 접힘부는 접착제로 서로 결합될 수 있으며 그에 따라 공기 불투과성을 갖게 된다. 이 때문에, 필터 요소를 통과하는 유동은 원주 방향으로 전체적으로 불균일하게 된다. 공기 유동 센서가 필터 요소에 비교적 가깝게 배치되면 필터 하우징 안에서의 필터 요소의 상대 회전 위치가 상기 공기 유동 센서의 측정 값에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 필터 요소가 삽입될 때 공기 유동 센서를 보정해야 한다. 이 보정 과정은 보통 비용 면에서 필터 요소의 재료 값을 초과하게 된다.
본 발명은, 특히 필터 요소의 교환이 비교적 비용 효과적으로 이루어질 수 있는 것에 특징이 있는, 상기한 종류의 필터 요소 및 이러한 필터 요소를 구비하는 필터 장치에 대한 개선된 실시 형태를 구체화하는 과제에 관심을 두고 있다.
상기 과제는 본 발명에서 특히 독립 청구항의 내용으로 달성된다. 유리한 실시 형태들은 독립 청구항의 내용을 이룬다.
본 발명은 필터 요소에 내측 프레임을 구비시키는 일반적인 개념에 기초하고 있으며, 그 내측 프레임은 적어도 하나의 정렬 스트립을 가지며, 이 정렬 스트립은 필터 재료의 서로 인접하는 두 접힘부 사이에 배치된다. 이 정렬 스트립 자체는 정렬 요소 또는 별도의 정렬 요소를 위한 기준점으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 특정 실시 형태에 따르면, 상기 내측 프레임은 필터 요소의 제 1 단부 디스크의 적어도 일 부분을 가질 수 있으며, 이는 그러한 별도의 정렬 요소를 갖는다. 정렬 스트립을 특히 그러한 정렬 요소와 함께 내측 프레임에 배치하여 관련된 필터 장치를 하우징 안에 설치할 때 필터 요소의 미리 규정된 회전 위치가 특히 간단히 고려될 수 있다. 특히, 정렬 스트립은 필터 요소의 제조 중에 필터 재료의 끝 접힘부에 대해 항상 동일한 위치에 있도록 배치될 수 있다. 특히, 끝 접힘부의 위치는 정렬 스트립과 정렬 요소 사이의 미리 규정된 상대 위치에 의해 자동적으로 결정된다. 그러므로 이리하여, 끝 접힘부가 항상 동일한 위치에 배치되도록 필터 요소를 필터 하우징 안에 설치할 수 있다. 이렇게 해서, 공기 유량계의 측정 값에 대한 영향이 줄어든다. 특히, 필터 요소의 교환시 공기 유량계의 반복된 보정을 생략할 수 있다. 내측 프레임은 튤립형 유동 슬리브를 갖거나 튤립형 유동 슬리브로서 구성된다. 필터 본체를 통과하는 유동의 방향에 따라, 상기 유동 슬리브는 유입 슬리브 또는 유출 슬리브가 된다. 유동 슬리브는 편리하게는 필터 요소의 단부 디스크의 영역에 배치되고 그 단부 디스크를 통과하는 유동을 개선시키며 또한 특히 공기 유동 측정을 개선시킬 수 있다.
특별한 구성에서, 유동 슬리브는 유동 거동에 영향을 주기 위해 상이한 높이의 영역들을 가질 수 있다. 또한, 유동 슬리브는 휘어진 영역을 가질 수 있는데, 이 휘어진 영역은 특히 필터 본체를 지지하는데 사용될 수 있다.
유리한 구성에서, 유동 슬리브는 원형 단면과 타원형 단면 사이의 천이부를 형성한다. 바람직하지 않은 난류가 그러한 유동 슬리브에 의해 방지된다.
예컨대, 필터 본체는 타원형 단면을 가질 수 있고, 유동 슬리브는 외측에서 적어도 축방향으로 원형 단면을 갖는다. 그리하여 유동 슬리브는 축방향 끝면에서 연결관과 접할 수 있으며, 이 연결관은 원형 단면을 갖는다. 그래서 원통형 단면의 필터 본체로 확대된 여과 영역이 생성될 수 있다.
다른 유리한 실시 형태에서, 상기 내측 프레임은 상기 필터 본체를 축방향으로 한정하는 단부 디스크의 적어도 일 부분을 가질 수 있으며, 유동 슬리브는 이 단부 디스크 또는 단부 디스크의 이 부분에 형성된다. 이리하여, 내측 프레임의 통합도(degree of integration)가 높아져 필터 요소의 제조가 간단하게 된다.
유리한 일 실시 형태에 따르면, 끝 접힘부는 서로에 고정될 수 있다. 예컨대, 끝 접힘부들은 서로에 접착제로 결합되거나 융접되거나 클립될 수 있다. 그리고 상기 정렬 스트립은 서로 인접한 두 접힘부 사이에 형성되어 있는 포켓 안에 결합된다. 상기 요소의 제조 중에, 정렬 스트립이 서로에 고정되는 끝 접힘부에 대해 항상 동일한 포켓에 결합되는 것이 보장되어야 한다.
대안적인 실시 형태에서, 끝 접힘부는 예컨대 접착제 결합, 융접 또는 가소성화에 의해 정렬 스트립에 고정될 수 있다. 이 경우 클립핑도 마찬가지로 사용될 수 있다. 그리하여, 끝 접힘부와 정렬 스트립의 정렬이 자동적으로 이루어져, 설치 에러가 줄어든다.
다른 유리한 실시 형태에서, 끝 접힘부를 정렬 스트립에 고정시키는 것은, 클립 요소를 반경 방향으로 외측에 부착하여 이루어질 수 있는데, 그 클립은 두 끝 접힘부를 잡아서 이들을 원주 방향으로 정렬 스트립에 누르게 된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 클립 요소는 끝 접힘부에 접착제로 결합되거나 융접될 수 있다. 클립 요소는 필터 본체의 전체 축방향 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 유리한 일 실시 형태에서, 클립 요소는 편리하게는 필터 본체의 적어도 일 측에서 축방향으로 그 필터 본체를 넘어 돌출될 수 있다. 단부 디스크의 부착 후에 클립 요소가 그 단부 디스크를 또한 통과하여 돌출하도록, 즉 상기 단부 디스크로부터 축방향으로 밖으로 나가 있게 되고 그래서 정렬 요소를 형성하도록, 클립 요소가 편리하게는 필터 본체를 넘어 축방향으로 돌출하게 된다. 단부 디스크가 사출 성형되면, 클립 요소가 마찬가지로 오버몰딩되어 클립 요소를 누출이 방지된다.
그리고, 필터 요소가 하우징 안에서 원하는 회전 위치에서 정렬되도록 하우징측에 있는 상대측 정렬 요소가 상기 클립 요소와 축방향으로 상호 작용할 수 있다.
축방향으로 필터 본체를 넘어 클립 요소를 연장시킬 필요가 없는 다른 실시 형태에서, 상대측 정렬 요소가 클립 요소와 반경 방향으로 상호 작용하여 필터 요소를 정렬시킬 수 있도록 하우징에 배치될 수 있다. 반경 방향으로 작용하는 상대측 정렬 요소를 갖는 그러한 실시 형태에서, 원칙적으로는 클립 요소가 또한 생략될 수 있다. 이 경우, 끝 접힘부를 정렬 스트립에 고정시키는 것으로 충분하다. 이 경우 정렬 요소는 정렬 스트립 및 그에 부착되는 끝 접힘부로 이루어진다. 그리고 상대측 정렬 요소는 다시 이 정렬 요소와 반경 방향으로 상호 작용하여 필터 요소를 정렬시킬 수 있다.
다른 유리한 실시 형태에서, 내측 프레임은 적어도 하나의 천공(perforated) 디스크를 가질 수 있으며, 이 천공 디스크는 필터 요소의 길이 방향 중심 축선에 수직하다. 이러한 천공 디스크는 필터 요소를 통과하는 유동을 균일하게 할 수 있는데, 이는 특히 공기 유동 센서가 필터 요소의 정화측 출구에 비교적 가까이 위치되는 경우에 유리하다. 상기 천공 디스크는 편리하게는 축방향으로 필터 요소의 제 1 단부 디스크와 제 2 단부 디스크 사이에 배치된다. 원칙적으로 천공 디스크는 정화측 출구를 형성하는 단부 디스크에 더 가까이 배치될 수 있다. 제 1 단부 디스크에는 적어도 하나의 정렬 요소가 구비되어 있으므로, 그 제 1 단부 디스크는 바람직하게는 폐쇄형 단부 디스크로서 설계될 수 있다. 제 2 단부 디스크는 유리하게는 중심부에서 개방된 단부 디스크로서 설계되며, 이 디스크는 정화측 출구를 형성하게 된다. 이에 따라, 천공 디스크는 편리하게는 제 2 단부 디스크에 더 가까이 배치된다.
유리하게도, 상기 내측 프레임은 필터 본체를 축방향으로 한정하는 제 1 단부 디스크의 적어도 일 부분을 일체적인 구성품으로서 가질 수 있는데, 이 부분은 상기 정렬 요소를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 내측 프레임은 필터 본체를 축방향으로 한정하는 제 2 단부 디스크의 적어도 일 부분을 일체적인 구성품으로서 가질 수 있는데, 이 부분은 상기 유동 슬리브를 형성하거나 가질 수 있다.
내측 프레임은 편리하게는 축방향으로 연장된 적어도 하나의 지지 스트립을 가질 수 있으며, 이 지지 스트립은 제 2 단부 디스크에서 제 1 단부 디스크를 축방향으로 지지한다. 필터 본체와 필터 요소는 크게 강성화될 수 있으며 그래서 안정화될 수 있다.
다른 유리한 실시 형태에서, 제 1 단부 디크스에 형성되는 상기 적어도 하나의 정렬 요소는 클립 연결부의 구성 요소로서 구성될 수 있다. 그러면, 이 클립 연결부에 대한 상대측 부분이 편리하게는 필터 하우징에 형성된다. 이렇게 하여, 클립핑이 적절히 일어나면 필터 요소의 원하는 정렬이 존재하는 것이 보장될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 정렬 요소는 제 1 단부 디스크에서 편심적으로 배치될 수 있는데, 즉 필터 본체의 길이 방향 중심 축선으로부 거리를 두고 배치될 수 있다. 이러면 확실한 회전 위치 정렬이 간단하게 된다.
다른 유리한 실시 형태에서, 상기 내측 프레임은 제 1 단부 디스크의 관련 부분 및 정렬 스트립과 일체적으로 사출 성형될 수 있다. 적어도 하나의 정렬 요소가 또한 편리하게도 제 1 단부 디스크의 각각의 부분에 일체적으로 형성된다. 그리하여, 정렬 스트립과 제 1 단부 디스크 또는 정렬 요소 사이의 특정의 정해진 상대 위치가 항상 제공되며, 이 결과, 설치 에러 및 설치 공차가 회피될 수 있다. 또한, 내측 프레임은 상기 천공 디스크 및/또는 적어도 하나의 상기 지지 스트립 및/또는 유동 슬리브와 일체적으로 만들어질 수 있다. 이리하여, 내측 프레임은 높은 수준의 기능성과 복합성을 갖게 되며, 그 결과, 비교적 많은 수의 통합된 기능 요소들이 있더라도 필터 요소가 비용 효과적으로 제조된다.
상기 내측 프레임은 편리하게는 상기 길이 방향 중심 축선을 포함하는 축 평면에서 2개의 내측 프레임 절반부로 분할될 수 있다. 내측 프레임 또는 이 내측 프레임의 절반부를 제조하기 위한 사출 성형 다이가 내측 프레임의 분할로 인해 단순화될 수 있으며, 그래서 내측 프레임과 필터 요소가 더욱 비용 효과적으로 제조된다.
유리한 개량예에 따르면, 상기 두 내측 프레임 절반부는 활성 힌지에 의해 서로 연결될 수 있으며, 그 힌지는 길이 방향 중심 축선에 평행한 회전 축선을 규정한다. 따라서, 축 평면에서의 분할에도 불구하고, 내측 프레임을 단일체로 일체적으로 사출 성형하는 것이 실현된다. 내측 프레임 절반부에는 편리하게는 적어도 하나의 랫칭 시스템이 구비될 수 있으며, 두 내측 프레임 절반부가 사출 성형되어 상기 활성 힌지에 의해 규정되는 상기 회전 축선 둘레로 회전된 후에, 내측 프레임이 필터 본체의 배치를 위한 원통 형상을 취하자 마자 상기 랫칭 시스템이 두 내측 프레임 절반부를 서로에 걸게 된다.
다른 개량예에서, 일 내측 프레임 절반부는 제 1 단부 디스크의 관련 부분과 일체적으로 사출 성형될 수 있고, 다른 내측 프레임 절반부는 상기 천공 디스크와 일체적으로 사출 성형된다.
다른 유리한 실시 형태에서, 제 1 단부 디스크는, 축방향으로 필터 본체를 폐쇄하는 환형 영역 및 이 환형 영역에 의해 둘러싸여 있는 폐쇄된 중심 코어 영역을 가질 수 있다. 이 코어 영역은 내측 프레임에 있어서 제 1 단부 디스크와 관련된 부분으로 형성되며, 상기 환형 영역은 상기 코어 영역 상에 몰딩되거나 발포된다(foamed). 이리하여, 필터 본체를 내측 프레임에 배치할 수 있고 또한 환형 영역을 부착하여 필터 본체를 축방향으로 시일링할 수 있으며 또한 공정 중에 필터 본체를 내측 프레임에 고정시킬 수 있다.
다른 개량예에서, 제 2 단부 디스크는, 축방향으로 필터 본체를 폐쇄하는 환형 영역 및 이 환형 영역에 의해 둘러싸여 있는 개방된 중심 코어 영역을 가질 수 있다. 이 코어 영역은 내측 프레임의 유동 슬리브로 형성되며, 상기 환형 영역은 상기 코어 영역 상에 몰딩되거나 발포된다. 이리하여 동일한 이점을 얻을 수 있으며, 환형 영역의 부착으로, 내측 프레임에 배치되는 필터 본체가 축방향으로 시일링되어 내측 프레임에 고정될 수 있다.
특히 유리한 실시 형태에서, 개방된 중심 코어 영역이 상기 유동 슬리브를 형성하거나 그 유동 슬리브를 갖는 상기 단부 디스크에서, 성형된 또는 발포된 환형 영역은 반경 방향 작용 시일링 윤곽부를 가질 수 있으며, 필터 장치의 연결편이 상기 유동 슬리브와 축방향으로 접하도록 상기 시일링 윤곽부 안으로 축방향으로 삽입될 수 있으며, 그 시일링 윤곽부는 축방향으로 유동 슬리브와 겹치며 또한 상기 연결편에 반경 방향으로 지탱된다. 이리하여, 연결편과 유동 슬리브 사이의 기밀한 천이가 실현된다. 상기 시일링 윤곽부는 편리하게는 환형 영역과 함께 유동 슬리브 상에 몰딩되거나 성형된다.
본 발명에 따른 필터 장치는, 필터 하우징 및 상기한 종류의 필터 요소를 포함한다. 필터 요소는 필터 하우징 안에 있는 정화측과 미처리 측을 서로 분리시킨다. 상기 필터 하우징은 적어도 하나의 상대측 정렬 요소를 가지며, 필터 요소가 삽입될 때 그 필터 요소를 미리 정해진 회전 위치에서 정렬시키기 위해 상기 상대측 정렬 요소는 필터 요소의 상기 적어도 하나의 정렬 요소와 상호 작용하도록 구성되고 배치된다. 이렇게 하여, 필터 요소가 삽입되면, 미리 정해진 회전 위치가 자동적으로 설정되며, 그래서 부정확한 설치가 대부분 방지될 수 있다. 필터 장치의 필터 하우징은 특히 상기 연결편을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 신기(fresh air) 시스템은 상기한 종류의 필터 장치 및 공기 유동 센서를 포함하며, 이 공기 유동 센서는 필터 요소의 하류에서 공기 유동 경로에 설치된다. 공기 유동 센서는 특히 필터 하우징에 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 중요한 특징 및 이점은 종속 청구항, 도면 및 도면을 사용하는 도의 관련 설명에서 찾아 볼 수 있다.
상기한 특징 및 여전히 아래에서 설명될 특징은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 각 경우에 주어진 조합으로 뿐만 아니라 다른 조합으로 또는 단독으로도 사용될 수 있음은 자명한 것이다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시 형태는 도면에 나타나 있고 아래의 설명으로 더욱 자세히 설명되며, 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사하거나 또는 기능적으로 동등한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 은 필터 장치의 영역에서 내연 기관의 신기 시스템을 아주 단순화시킨 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2 는 필터 요소의 단면도를 나타낸다.
도 3 은 도 2 의 단면도를 정렬 스트립의 영역에서 확대한 상세도를 나타낸다.
도 4 는 다른 실시 형태의 필터 요소의 등각도를 나타내는 것으로, 필터 본체는 생략되어 있다.
도 5 는 다른 실시 형태의 필터 요소를 갖는 필터 장치의 단면도를 나타낸다.
도 6 은 도 5 의 단면도의 확대 상세도를 나타낸다.
도 7 은 다른 실시 형태에서 도 6 에서와 같은 상세도를 나타낸다.
도 8 은 다른 실시 형태의 필터 장치를 축방향 끝면 영역에서 도 9 의 절단선 Ⅷ에 따라 취한 종단면도를 나타낸다.
도 9 는 도 8 의 필터 장치를 도 8 의 절단선 Ⅸ에 따라 취한 단순화된 부분 측단면도를 나타낸다.
도 10 은 도 8 의 영역을 반대쪽 방향에서 본 측면도를 나타낸다.
도 11 은 도 10 의 절단선 ⅩⅠ에 따른 필터 장치의 단면도를 나타낸다.
도 12 는 도 11 의 단면의 확대 상세도를 나타낸다.
도 13 은 도 12 에서 ⅩⅢ의 방향에서 본 도 12 의 상세도를 나타낸다.
도 14 는 2-부분 실시 형태의 경우에 접힌 개방된 상태에 있는 필터 요소의 내측 프레임의 축방향도를 나타낸다.
도 15 는 접힌 개방된 상태에 있는 2-부분 내측 프레임의 등각도를 나타낸다.
도 16 은 접힌 폐쇄된 상태에 있는 2-부분 내측 프레임의 다른 등각도를 나타낸다.
도 17 은 신기 장치의 단면도를 나타낸다.
도 1 에 따르면, 신기(fresh air) 시스템(1)(그의 일 부분만 나타나 있고 내연 기관에 신기를 공급하는데 사용됨)은 필터 장치(2) 및 공기 유량계(3)를 포함하며, 이 유량계는 필터 요소(6)의 공기 유동(4)(화살표로 나타나 있음)에 대하여 하류에서 공기 유동 경로(5)(점선으로 나타나 있음)에 배치되며, 상기 필터 요소는 필터 장치(2)의 하우징(7) 안에 있는 정화측(9)과 미처리 측(8)을 서로 분리시킨다. 이를 위해, 필터 요소(6)는 필터 본체(10) 및 2개의 단부 디스크(11, 12)를 가지며, 이들 단부 디스크는 필터 본체(10)를 축방향으로 한정한다. 환형 또는 원통형 필터 요소(6)는 길이 방향 중심 축선(42)을 갖는데, 이 축선은 축방향을 규정한다.
특히 도 2 및 3 에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 필터 본체(10)는 원형 링 형상을 가지며 웨브형의 접힌 필터 재료(13)로 제조된다. 원주 방향으로 필터 본체(10)는 원통형 내부 공간(14)을 둘러싸는데, 유동이 도 1 에 따라 통과하는 경우 그 내부 공간은 상기 정화측(9)을 형성한다. 필터 요소(6)에는 또한 내측 프레임(15)이 구비되어 있는데, 이 내측 프레임은 상기 내부 공간(14)과 대향하는 필터 본체(10)의 내측에 배치된다.
상기 내측 프레임(15)은 반경 방향 외측으로 돌출되어 있는 적어도 하나의 정렬 스트립(16)을 갖고 있으며, 이 정렬 스트립은 바람직하게는 필터 본체(10)의 전체 축방향 길이 또는 높이에 걸쳐 축방향으로 연장되어 있다. 도 3 에 따르면, 정렬 스트립(16)은 반경 방향으로 상기 접힌 필터 재료(13)에 있는 두 접힘부(17)(원주 방향으로 서로 인접해 있음) 사이에 결합되어 이들 접힘부(17)에 지탱된다.
도 2 및 3 의 실시예에서, 웨브 재료(13)에 있는 두 끝 접힘부(18)(원주 방향으로 서로에 접하고 있음)가 클립 요소(19)에 의해 서로에 고정된다. 도 2 및 3 에 나타나 있는 실시 형태에서, 상기 정렬 스트립(16)은, 2개의 "보통" 접힘부(17)(즉, 끝 접힘부(18)가 아닌)로 형성되고 반경 방향 내측으로 열려 있는 포켓(20) 안에 삽입된다. 도 3 에 따르면, 정렬 스트립(16)은 상기 포켓(20)의 내부 공간에 상보적으로 형성된 외형을 가질 수 있다.
대안적으로, 도 5 ∼ 13 은, 상기 끝 접힘부(18)가 정렬 스트립(16)에 배치되고 특히 그 정렬 스트립에 고정되는 실시 형태를 나타낸다. 끝 접힘부(18)가 그러한 클립 요소(19)에 의해 정렬 스트립(16)에 고정되는 것이 특히 편리하다. 예컨대, 클립 요소(19)는 정렬 스트립(16)과 함께 끝 접힘부(18)를 압축하게 된다. 이를 위해, 클립 요소(19)는 반경 방향 외측에서 끝 접힘부(18)와 정렬 스트립(16) 상으로 눌려진다. 그리고 클립 요소(19)는 필터 본체(10)에 반경 방향으로 배치되는 정렬 요소로서 사용될 수 있다. 아래에서 이러한 정렬 요소에는 참조 번호 "21"이 부여되어 있다.
도 5 및 6 에 나타나 있는 실시 형태에 따르면, 필터 장치(2)는 하우징(7)애서 상대측 정렬 요소(22)를 가질 수 있는데, 이 상대측 정렬 요소는 상기 정렬 요소(21)에 맞게 되어 있으며 필터 요소(6)의 회전 위치를 정렬시키기 위해 반경 방향으로 정렬 요소(21)와 상호 작용하게 된다. 결과적으로, 정렬 스트립(16) 및 끝 접힘부(18)는 하우징(7)에 대해 항상 동일한 상대 위치에 있게 된다. 예컨대, 상대측 정렬 요소(22)는 반경 방향 내측으로 열린 U-프로파일로 형성되어 있고, 이 프로파일은 하우징(7)의 측벽에서 내측으로 돌출되어 있다.
도 7 에 나타나 있는 실시 형태에서, 클립 요소(19)는 생략될 수 있다. 이 경우, 끝 접힘부(18)는 정렬 스트립(16)에 기밀하게 연결된다. 예컨대, 끝 접힘부(18)는 정렬 스트립(16)에 접착제로 결합되거나 융접되거나 또는 가소성화될 수 있다. 이 경우, 정렬 스트립(16)은 그에 부착되어 있는 끝 접힘부(18)와 함께 반경 방향 작용 정렬 요소(21)를 직접 형성할 수 있는데, 이 정렬 요소는 반경 방향으로 하우징(7)의 정렬 요소(22)와 상호 작용한다.
도 8 ∼ 13 에 나타나 있는 실시 형태에서, 상기 클립 요소(19)는 적어도 일 단부에서 축방향으로 필터 본체(10)를 넘어 돌출되어 있다. 축방향으로 필터 본체(10)를 넘어 돌출되어 있는 클립 요소(19)의 일 단부에는 참조 번호 "23"이 부여되어 있다. 이 실시 형태에서, 이 돌출형 클립 요소 단부(23)는 정렬 요소(21)로서 사용될 수 있고, 이 정렬 요소는 이 경우 축방향으로 배향된다. 상보적인 상대측 정렬 요소(22)가 필터 장치(2)의 하우징(7)에 제공되어 있는데, 그 상대측 정렬 요소는 축방향으로 상기 정렬 요소(21)(즉, 이 경우 클립 요소(19)의 돌출형 단부(23))와 상호 작용하게 된다. 예컨대, 상대측 정렬 요소(22)는 이 경우 하우징(7)의 끝면 벽부에 있는 축방향 오목부로 형성되어 있다.
상기 단부 디스크(11, 12)(바람직하게는 필터 본체(10) 상에 발포(foamed)되거나 몰딩되거나 또는 그에 가소성화됨)가 부착되면, 상기 클립 요소(19)는 마찬가지로 단부 디스크의 재료로 둘러싸일 수 있다. 클립 요소(19)의 돌출형 단부(23)와 관련된 단부 디스크(11, 12)는 클립 요소(19)에 의해 축방향으로 꿰뚫릴 수 있으며, 따라서 각각의 단부 디스크(11, 12)가 부착된 후에는 돌출형 단부(23)가 상기 단부 디스크(11, 12)로부터 축방향으로 밖으로 나가 있게 된다.
도 3, 4 및 14 ∼ 16 에 따르면, 내측 프레임(15)은 또한 천공(perforated) 디스크(24)를 가질 수 있다. 이 천공 디스크(24)는 필터 요소(6)의 길이 방향 중심 축선(42)에 수직하며 공기 유동(4)을 원활하게 하는데 사용된다. 천공 디스크(24)는 두 단부 디스크(11, 12) 사이에 위치된다. 편리하게 천공 디스크(24)는 공기 유동(4)이 고온 필름 계량기(3)의 방향으로 나갈 때 통과하는 단부 디스크(11, 12)에 더 가까이 배치된다. 필터 본체(10)는 천공 디스크(24) 상에서 반경 방향 내측으로 지지될 수 있고, 그래서 그 천공 디스크(24)는 내측 프레임(15)의 지지 링으로서 작용하게 된다. 도 4 에 따르면, 천공 디스크(24)는 내측 프레임(15)의 유일한 지지 링이 될 수 있다. 도 14 ∼ 16 에 따르면, 내측 프레임(15)은 마찬가지로 적어도 하나의 다른 지지 링(43)을 가질 수 있다. 도 3 에 따른 천공 디스크(24)는 원형이다. 도 4 및 14 ∼ 17 에 따른 구성에서, 천공 디스크(24)는 타원형이다. 따라서, 타원형 천공 디스크(24) 상에 지지되는 필터 본체(10)는 타원형-원통형 내부 공간을 형성하게 된다.
도 4 및 14 ∼ 16 에 따르면, 내측 프레임(15)은 또한 단부 디스크(11, 12) 중 하나의 적어도 일 부분을 가질 수 있다. 실시예에서, 이는 단부 디스크(12)인데, 이를 아래에서 제 1 단부 디스크(12)라고 한다. 원칙적으로, 제 1 단부 디스크(12)의 이 부분(25)에 적어도 하나의 정렬 요소(21)을 배치할 수 있다. 도 4 의 실시예에서, 3개의 이러한 정렬 요소(21)가 순전히 예시적으로 배치되어 있다. 이들 정렬 요소는 선택적으로 또는 부가적으로 제공될 수 있다. 클립(19)으로 형성되는 정렬 요소(21)의 도움으로 또는 도 5 ∼ 13 의 변형예에 따른 정렬 스트립(16)으로 정렬이 일어나면, 제 1 단부 디스크(12)의 상기 부분(25)에 형성되어 있고 도 4 에 나타나 있는 정렬 요소(21)는 생략될 수 있다.
도 4 에 나타나 있는 정렬 요소(21)는 축방향으로 돌출되어 있는 단순한 핀(44) 및/또는 클립 요소(26)로 설계될 수 있으며, 그 클립 요소는 필터 장치(2)의 하우징(7)에 형성되어 있는 상보적인 상대측 클립 요소(미도시)와 상호 작용하게 된다. 그래서, 필터 요소(6)가 필터 하우징(7) 안에 고정되거나 클립핑됨으로써, 원하는 회전 위치 정렬이 자동적으로 일어나게 된다.
도 4 에 나타나 있는 실시 형태에서, 상기 내측 프레임(15)은 또한 다른 단부 디스크(11)의 적어도 일 부분(27)을 갖는다. 이는 단부 디스크(11)인데, 이 단부 디스크를 아래에서 제 2 단부 디스크(11)라고 한다. 제 2 단부 디스크(11)의 이 부분(27)은 유동 슬리브(28)를 형성하거나 그러한 유동 슬리브(28)를 갖는다. 실시예에서, 유동 슬리브(28)는 유출 슬리브로서 작용한다. 유동 슬리브(28)는 원형 단면을 가지며, 단부 디스크(11)는 타원형이다. 또한, 원형 유동 슬리브(28)는 축방향으로 필터 요소(6)의 타원형 내부 공간내로 진입해 있다. 이 경우, 유동 슬리브(28)는 상이한 축방향 높이의 영역들을 갖는다. 타원형 단부 디스크(11)의 단축 영역에서 유동 슬리브(28)의 축방향 높이는 장축 영역에서 보다 낮게 되어 있다. 따라서, 내부 공간으로부터 도 17 에 따른 연결편(50) 안으로 들어가는 정화된 공기의 개선된 유동 거동이 얻어진다. 특히 도 15 및 17 에서 볼 수 있듯이, 유동 슬리브(28)는 휘어져 있다. 유동 슬리브(28)는 단부 디스크에 가까운 영역에서 보다 축방향 내측으로 돌출된 단부에서 더 큰 직경을 갖도록 휘어져 있다. 이렇게 하여, 유동 슬리브 영역 안으로 들어가는 공기의 유입이 개선된다. 단부 디스크에 가까운 유동 슬리브(28)의 영역은 인접하는 연결편(50)과 거의 동일한 내경을 갖는다. 따라서, 공기는 다른 난류 없이 전달된다.
도 4 에 따르면, 내측 프레임(15)에는 적어도 하나의 지지 스트립(29)이 또한 구비되어 있는데, 이 지지 스트립은 축방향으로, 즉 필터 요소(6)의 길이 방향 중심 축선(42)에 평행하게 연장되어 있으며, 축방향으로 서로 대면하는 두 단부 디스크(11, 12)를 지지한다. 도 2 및 4 의 각각의 실시 형태에서, 단지 하나의 그러한 지지 스트립(29)이 제공된다. 도 5 및 11 의 실시 형태는 지지 스트립(29)를 갖지 않는다. 도 14 ∼ 16 에 나타나 있는 실시 형태에서는 여러 개의 지지 스트립(29)이 제공된다. 지지 스트립(29)은 유동 슬리브(28) 안으로 뚫고 들어가 있으며 그래서 반경 방향으로 지지된다. 또한, 유동 슬리브(28)는 필터 본체(10)를 반경 방향으로 지지한다. 이 경우, 타원형 단부 디스크(11)의 더 긴 축방향으로 유동 슬리브(28)의 휘어진 가장자리는 마찬가지로 타원을 형성하며, 여기서 필터 본체(10)의 타원형 내측 윤곽이 지지된다.
내측 프레임(15)은 편리하게는 정렬 스트립(16)과 일체적으로 사출 성형된다. 또한, 내측 프레임(15)은 다른 일체적인 구성품으로서 제 1 단부 디스크(12)의 상기 부분(25) 및/또는 천공 디스크(24) 및/또는 적어도 하나의 지지 스트립(29) 및/또는 유동 슬리브(28)를 갖는 제 2 단부 디스크(11)의 상기 부분(27)을 포함할 수 있다.
도 14 ∼ 16 에 나타나 있는 실시 형태에서, 내측 프레임(15)은 필터 요소(6)의 길이 방향 중심 축선(42)을 포함하는 축 평면(32)에서 2개의 내측 프레임 절반부(30, 31)로 분할된다. 여기에 나타나 있는 바람직한 실시 형태에 따르면, 두 내측 프레임 절반부(30, 31)는 활성 힌지(33)에 의해 서로 연결되어 있다. 그 활성 힌지(33)는 회전 축선(34)을 규정하며, 이 회전 축선은 길이 방향 중심 축선(42)에 평행하다. 랫칭(latching) 시스템(35)이 내측 프레임 절반부(30, 31)에 형성될 수 있는데, 이 랫칭 시스템은 예컨대 일 내측 프레임 절반부(30)에 있는 적어도 하나의 개구(36) 및 다른 내측 프레임 절반부(31)에 있는 적어도 하나의 랫칭 훅크(37)를 포함한다. 접힌 상태에서 상기 랫칭 훅크(37)는 랫칭 개구(36) 안으로 들어가, 함께 접힌 상태에 있는 두 내측 프레임 절반부(30, 31)의 형상 끼워맞춤식 랫칭 시스템(35)을 형성하게 된다. 내측 프레임 절반부(30, 31)의 정확한 배치를 위해, 정렬 핀(51)이 제공되어 있는데, 이 정렬 핀은 정렬 홈(52)에 결합한다. 이리하여, 정확한 원형의 내측 유동 슬리브(28)가 형성된다. 특히 환형 영역(40)의 안정화를 위해, 안정화 링(53)이 제공된다.
여기에 나타나 있는 실시예에서, 일 내측 프레임 절반부(30)는 제 1 단부 디스크(12)의 상기 부분(25) 및 특히 또한 클립 요소(26)와 일체적으로 형성된다. 다른 내측 프레임 절반부(31)는 상기 천공 디스크(24)와 일체적으로 사출 성형된다.
도 4 에 따르면, 상기 제 1 단부 디스크(12)는, 축방향으로 필터 본체(10)(여기서는 미도시)를 폐쇄하는 환형 영역(38) 및 이 환형 영역(38)에 의해 둘러싸여 있는 폐쇄된 중심 코어 영역(39)을 갖는다. 이 코어 영역(39)은 제 1 단부 디스크(12)의 상기 부분(25)으로 형성되며, 이 경우 그 부분은 내측 프레임(15)에 형성되어 있다. 그러므로, 상기 환형 영역(38)은 이 코어 영역(39), 즉 내측 프레임(15)의 상기 부분(25) 상에 몰딩되거나 발포된다. 제 2 단부 디스크(11)는, 축방향으로 필터 본체(10)(여기서는 미도시)를 폐쇄하는 환형 영역(40) 및 이 환형 영역(40)에 의해 둘러싸여 있는 개방된 중심 코어 영역(41)을 갖는다. 이 경우 상기 코어 영역(41)은 제 2 단부 디스크(11)의 상기 부분(27)으로 형성되며, 그 부분은 내측 프레임(15)에 형성되며 또한 이 경우 유동 슬리브(28)를 형성한다. 그러므로, 상기 환형 영역(40)은 이 코어 영역(41), 즉 내측 프레임(14)의 상기 부분(27) 상에 몰딩되거나 발포된다.
도 17 은 신기 장치(2)를 단면도로 나타낸 것이다. 이 신기 장치(2)는 도 14 ∼ 16 에 따른 내측 프레임(15)을 갖는 필터 요소(6)를 포함한다. 신기 장치(2)는 하우징(7)을 가지며, 이 하우징은 연결편(50)을 갖는다. 또한, 필터 요소(6)는 필터 본체(10)와 두 단부 디스크(11, 12)를 갖는다. 동일한 구성 요소에는 동일찬 참조 번호가 주어져 있다. 안정화 링(53)은 환형 영역(40)의 재료로 둘러싸여 있다. 따라서, 연결편(50) 상에서 환형 영역(40)이 신뢰적으로 시일링되는 것이 보장된다. 도 17 의 실시예에서, 몰딩된 환형 영역(40)은 연결편(50)에 대한 반경 방향 시일링을 이루기 위해 시일링 윤곽부(54)를 갖고 있다. 이 시일링 윤곽부(54)는 반경 방향 외측에서 축방향으로 유동 슬리브(28)와 겹치게 된다. 이렇게 하여, 연결편(50)과 유동 슬리브(28)가 끝면에서 축방향으로 서로 접할 때까지 연결편(50)이 동축으로 제 2 단부 디스크(11) 안으로 삽입되고 그래서 동축으로 상기 시일링 윤곽부(54) 안으로 삽입될 수 있도록 필터 요소(6)가 하우징(7) 안으로 삽입될 수 있다.

Claims (19)

  1. 유체를 여과하기 위한 필터 장치(2)를 위한 필터 요소로서,
    상기 필터 요소는 웨브형의 접힌 필터 재료(13)로 이루어진 환형 필터 본체(10) 및 내측 프레임(15)을 가지며, 상기 필터 본체는 원주 방향으로 내부 공간(14)을 둘러싸며, 상기 내측 프레임은 상기 내부 공간(14)과 대향하는 필터 본체(10)의 내측에 배치되며, 상기 내측 프레임(15)은, 반경 방향 외측으로 돌출되어 있고 축방향으로 연장되어 있는 적어도 하나의 정렬 스트립(16)을 갖고 있으며, 이 정렬 스트립은 원주 방향으로 상기 필터 재료(13)에 있는 서로 인접한 두 접힘부(17; 18) 사이에 배치되어 이들 접힘부에 지탱되는 상기 필터 요소에 있어서,
    상기 내측 프레임(15)은 유동 슬리브(28)을 갖거나, 유동 슬리브(28)로서 구성되고, 상기 유동 슬리브(28)는 상이한 높이의 영역들을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유동 슬리브(28)는 상기 필터 본체(10)를 지지하는 휘어진 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 필터 본체(10)는 타원형 단면을 가지며, 유동 슬리브(28)는 축방향으로 외측에서 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 유동 슬리브(28)는 축방향으로 그의 개방된 내경 보다 작은 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 필터 재료(13)의 끝 접힘부(18)들이 서로에 고정되어 있고,
    상기 정렬 스트립(16)은 서로 인접한 두 접힘부(17) 사이에 형성되어 있는 포켓(20) 안에 결합되는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 필터 재료(13)의 끝 접힘부(18)들이 정렬 스트립(16)에 고정되어 있고,
    상기 끝 접힘부(18)는 클립 요소(19)에 의해 상기 정렬 스트립(16)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 정렬 스트립(16)은 그에 고정되는 끝 접힘부(18)와 함께 정렬 요소(21)를 형성하고, 또는
    상기 클립 요소(19)는 정렬 요소(21)를 형성하며, 상기 클립 요소(19)는 축방향으로 필터 본체(10)를 넘어 돌출될 수 있고, 상기 필터 본체(10)를 축방향으로 한정하는 단부 디스크(11, 12)를 통과하여 필터 본체(10)를 넘어 돌출될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 내측 프레임(15)은 적어도 하나의 천공(perforated) 디스크(24)를 가지며, 이 천공 디스크는 상기 필터 요소(6)의 길이 방향 중심 축선(42)에 수직한 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 내측 프레임(15)은 상기 필터 본체(10)를 축방향으로 한정하는 제 1 단부 디스크(12)의 적어도 부분(25)을 가지며, 상기 부분(25)은 적어도 하나의 정렬 요소(21)를 가질 수 있으며, 또는
    상기 내측 프레임(15)은 축방향으로 연장되어 있는 적어도 하나의 지지 스트립(29)을 가지며, 이 지지 스트립은 제 2 단부 디스크(11)에서 상기 제 1 단부 디스크(12)를 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 정렬 요소(21)는 클립 연결부의 구성 요소(26)로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 내측 프레임(15)은 상기 정렬 스트립(16)과 일체적으로 사출 성형되며, 내측 프레임(15)은 또한 제 1 단부 디스크(12)의 부분(25) 또는 천공 디스크(24) 또는 적어도 하나의 지지 스트립(29) 또는 제 2 단부 디스크(11)의 부분(27)과 일체적으로 사출 성형될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 내측 프레임(15)은 길이 방향 중심 축선(42)을 포함하는 축 평면(32)에서 2개의 내측 프레임 절반부(30, 31)로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 내측 프레임 절반부(30, 31)는 활성 힌지(33)에 의해 길이 방향 중심 축선(42)에 평행한 회전 축선(34) 둘레로 회전할 수 있도록 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 내측 프레임 절반부(30)는 상기 정렬 스트립(16) 또는 제 1 단부 디스크(12)의 부분(25)과 일체적으로 사출 성형되어 있으며, 다른 내측 프레임 절반부(31)는 천공 디스크(24)와 일체적으로 사출 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 단부 디스크(11, 12)는, 축방향으로 필터 본체(10)를 폐쇄하는 환형 영역(38, 40) 및 이 환형 영역(38, 40)에 의해 둘러싸여 있는 폐쇄된 또는 개방된 중심 코어 영역(39, 41)을 가지며,
    상기 코어 영역(39, 41)은 단부 디스크(11, 12)와 관련된 내측 프레임(15)의 부분(25, 27)으로 형성되며,
    상기 환형 영역(38, 40)은 상기 코어 영역(39, 41) 상에 몰딩되거나 발포되어(foamed) 있는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  17. 제 16 항에 있어서, 개방된 중심 코어 영역(41)이 상기 유동 슬리브(28)를 형성하거나 그 유동 슬리브를 갖는 상기 단부 디스크(11)에서, 환형 영역(40)은 반경 방향 작용 시일링 윤곽부(54)를 가지며, 연결편(50)이 상기 유동 슬리브(28)와 축방향으로 접할 때까지 상기 시일링 윤곽부 안으로 축방향으로 삽입될 수 있으며, 그 시일링 윤곽부(54)는 설치되면 축방향으로 유동 슬리브(28)와 겹치며 또한 상기 연결편(50)에 반경 방향으로 지탱되는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
  18. 유체를 여과하기 위한 필터 장치로서,
    필터 하우징(7), 및
    상기 필터 하우징(7) 안에 있는 정화측(9)과 미처리 측(8)을 서로 분리시키는, 제 1 항 또는 제 3 항에 따른 필터 요소(6)를 포함하며,
    상기 필터 하우징(7)은 적어도 하나의 상대측 정렬 요소(22)를 가지며, 필터 요소(6)가 삽입될 때 그 필터 요소(6)를 미리 정해진 회전 위치로 정렬시키기 위해 상기 상대측 정렬 요소는 적어도 하나의 정렬 요소(21)와 상호 작용하게 되는, 유체를 여과하기 위한 필터 장치.
  19. 차량의 내연 기관의 신기(fresh air) 시스템으로서,
    제 18 항에 따른 필터 장치(2), 및
    상기 필터 요소(6)의 하류에서 공기 유동 경로(5)에 배치되는 공기 유량계(3)를 포함하는 내연 기관의 신기 시스템.
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