KR20020007340A - 원추형 하우징 및 원형 필터 카트리지를 구비하는 필터 - Google Patents

원추형 하우징 및 원형 필터 카트리지를 구비하는 필터 Download PDF

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KR20020007340A
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토마스 라인홀트
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게르하르트 보트
필터벨크 만 운트 훔멜 게엠베하
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Abstract

본 발명은 필터 특히, 내연 기관의 흡입 공기용 공기 필터에 관한 것이다. 상기 필터는 2개의 원추형 하우징 쉘(12, 12a)로 구성되는 하우징을 구비하며, 지지 튜브(17) 특히, 원추형 지지 튜브는 상기 하우징 쉘 중 어느 하나와 일체형으로 형성된다. 축방향 유격 보정구(21)를 구비하는 원추형 원형 필터 카트리지는 상기 튜브 내로 밀어 넣어진다. 상기 하우징 쉘(12, 12a)은 중앙 스크류 결합부(22)에 의해 연결되며, 상기 하우징 쉘 사이의 기밀은 래버린스 시일(14, 15)에 의해 보장된다. 본 발명에 따른 필터는 개별 부품의 축방향 공차 범위에 둔감하므로, 생산비용을 최소화한다. 또한, 상기 하우징 쉘은 추가적으로 필터의 경제적인 능력을 제고하는 언더 커팅없이 간단한 주형을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 언터 커팅은 특히, 격자형 지지 튜브(17)의 경우에 있어서 그것의 원추형 형상이 상기 지지 튜브의 반경 방향 보(29) 사이에 반경방향 거리(a)를 생성한다는 사실에 기인하여 억제된다.

Description

원추형 하우징 및 원형 필터 카트리지를 구비하는 필터{FILTER WITH A CONICAL HOUSING AND ROUND FILTER CARTRIDGE}
원추형 하우징 내의 원형 필터 카트리지의 사용은 예를 들어, 유럽 특허 제 673 280 B1 호에 공지된다. 상기 명세서에 따른 원형 필터 카트리지는 원추형 하우징 내에 설치되는데, 이러한 목적을 위하여 상기 원추형 하우징은 2개의 1/2 하우징으로 분리 가능하며, 또한 미여과측과 여과측간의 압력차가 큰 경우에 여과 매체가 파손되지 않도록 원형 필터 카트리지를 보호하기 위하여 원형 필터 카트리지 내측에 지지 튜브가 설치될 수 있다.
하우징 쉘 내로 상기 지지 튜브를 설치하는 것은 한편으로 추가적인 조립 비용을 의미한다. 이 밖에도 지지 튜브에 대하여 하우징 쉘로의 고정을 위한 끼워 맞춤을 고려해야 한다. 이것의 결과로 하우징 부품의 일정한 형상 정밀도를 요한다. 이것은 2개의 하우징 쉘의 하우징 분할에 있어서도 적용된다. 또한, 경제적인 이유로 상기 원추형 하우징은 대개 합성 수지로 제조된다. 치수의 정도에 대한 요구가 클수록 재질 선택에서 발생되는 경제적인 이득은 보다 적어진다. 이것은 상기 명세서에 따라 하우징 부품 사이의 충분한 기밀을 유지하기 위하여 다수의 스냅 고정부에 의하여 조정되어야 하는 하우징 쉘 사이의 금형 분할선에 대해서도 동일하게 적용된다.
본 발명은 필터 특히, 내연 기관의 흡입 공기용 공기 필터에 관한 것으로, 상기 필터는 청구항 1 및 청구항 4의 실시예에 따라서, 원추형 하우징 및 지지 튜브에 고정되는 원형 필터 카트리지로 구성된다. 이 밖에도 본 발명은 상기 필터 내의 조립을 위해 적합한 원형 필터 카트리지에 관한 것이다.
본 발명의 보다 상세한 내용은 실시예를 개략적으로 도시하는 도면에서 설명되며, 도면의 내용은 다음과 같다:
도 1은 원추형 하우징 및 원추형 필터 카트리지를 갖는 필터의 단면도,
도 2는 도 1에 따른 필터를 선 A-A로 절단한 단면도(도 2에서 선 B-B로 절단한 단면도는 도 1에 도시되는 바와 일치한다)이다.
본 발명의 과제는 제조에 있어서 경제적이며, 개별 부품의 제조시에 큰 공차를 허용함과 동시에, 고도의 기능 신뢰도를 보장하는 필터를 제공하는 데 있다.
상기 과제는 청구항 1 및 청구항 4의 특징부에 의하여 해결된다. 또한, 청구항 8은 본 발명에 따른 하우징 내로의 조립에 적합한 원형 필터 카트리지를 청구한다.
본 발명에 따른 필터는 공지된 방법에 의해 원추형 하우징으로 구성되며, 그 내부에는 여과할 유체가 유입구로부터 유출구에 이르기까지 필터 부재를 관류하도록 원형 필터 카트리지가 기밀이 유지되도록 설치된다. 하우징 쉘 중 어느 하나는 지지 튜브와 일체형으로 제작됨으로써 상기 필터 카트리지를 수용하게 된다. 상기 부품은 하나의 공정에서 예를 들어, 합성 수지의 사출에 의하여 제조 가능하다. 뿐만 아니라 지지 튜브를 위한 별도의 금형을 절감할 수 있다. 이 밖에도 하우징 쉘의 어느 하나에 지지 튜브를 조립할 필요가 없게 된다. 이와 동시에 지지 튜브 및 하우징 쉘 사이의 추가적인 시일이 불필요하다. 이 밖에도 조립 공정이 간소화된다.
본 발명에 따른 구성의 특별한 실시예에 있어서, 상기 지지 튜브 및 원형 필터 카트리지는 원추형으로 실시된다. 이 경우에 있어서 상기 지지 튜브는 상기 원추형 하우징의 축방향을 따라 어떠한 언더 커팅이 발생하지 않도록 되어 있다. 상기 지지 튜브는 격자형 구조를 가지고 있으며, 이것은 원추형으로만 가능하다. 원통형은 개별 반경 방향 보가 축방향을 따라 중첩되기 때문에 축방향에 따라 강제적으로 언더 커팅이 발생할 것이다. 원추형 경로를 통하여 한편으로 각각 2개의 서로 이웃한 반경 방향 보 사이에 거리 a가 생기게 되며, 이것에 의하여 나머지 원추 하우징의 이에 대응하는 형태에서 지지 튜브를 구비하는 하우징 쉘에 대한 주조 금형은 2개의 1/2주형만을 필요로 한다. 이것은 이 다음에 하우징 쉘의 축방향에 따라서 개폐된다. 따라서 본 발명에 따른 하우징 쉘의 형상에 의해 주형의 상당한 간이화가 이루어진다. 특히, 합성 수지 사출 금형의 경우에 있어서 이것은 금형의 제작비용이 많이 들기 때문에 대량 생산시에 있어 필터의 경제성에 큰 영향을 미친다.
지지 튜브의 원추형 실시예는 또한 필터 카트리지의 조립시에도 상당한 장점을 갖는다. 이것은 지지 튜브 및 카트리지 사이의 접촉이 카트리지가 완전히 개방되는 때에 비로소 이루어지므로, 아무런 문제없이 상기 지지 튜브가 하우징 쉘 내에 삽입된다. 이것으로 인하여 상기 카트리지의 단부 원판의 조밀 영역에서의 불의의 손상도 상기 격자의 보에 의하여 방지될 수 있다. 조립 위치에서 상기 원형 필터 카트리지는 이 경우에 자동적으로 중심이 보정된다.
상기 원형 필터 카트리지는 여과 매체로서 성형 절첩 필터지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 필터지는 사각 필터면으로 유리하게 절첩 가능하다. 또한, 이것은 원추형으로 상기 카트리지를 제조하는 경우에 상기 성형 절첩 필터지는 평면으로부터 원추형으로 일그러진다. 이것은 그럼에도 불구하고 지체없이 단부 원판에 의해 보정될 수 있다. 이것은 예를 들어, 탄성재 특히, PUR-발포재로 제조 가능하다. 원형 필터 카트리지의 반제품으로서 사각 필터면의 선택은 절첩을 위한 종래의 기계를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이 밖에도 필터지의 절단시에 치수를 적절히 선택하는 한, 어떠한 자투리도 발생하지 않는 장점이 있다.
상기 필터의 제조 비용의 절감을 위한 하나의 실시예는 시일의 형상에 있어서 경우에 따른 부품의 공차를 고려하는 것이다. 이것은 하우징 쉘 사이의 분리 틈새에 래브린스 시일을 설치함으로써 이루어진다. 이것은 예를 들어, 하우징 쉘의 홈, 및 다른 하우징 쉘의 상응하는 링단차로 구성할 수 있다. 또한, 홈의 깊이에 좌우되는 축방향 유격 b 내부에서 시일 틈새가 벌어지는 하우징부의 축방향 공차는 보정될 수 있다. 반경 방향의 공차 예를 들어, 하우징 쉘의 진원도도 상기 래버린스 시일을 반경 방향으로 강제적으로 안내함으로써 보정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 시일의 형상은 하우징 쉘의 제작시에 보다 큰 공차 범위를 허용한다. 이것으로 인하여 주형을 유리하게 제작할 수 있으며, 아울러 하우징의 재료 소요도 줄일 수 있다. 하우징 쉘 사이의 상기 시일 시스템은 일반적으로 양 하우징 쉘의 결합을 위한 조립 수단을 단순화시킬 수 있다. 또한, 하우징 쉘 사이의 분할 틈새의 축방향 시일 압력이 필요하지 않으며, 오히려 상기 홈 및 링단차 사이에 반경 방향의 시일 압력이 형성되므로, 지지 튜브의 홀더에 맞물리는 커버면의 중앙 스크류 결합부만으로 충분하다. 물론, 상기 스크류 결합부 대신에 예를 들어, 베이어닛조인트(bayonet joint)와 같은 다른 고정 기구도 고려될 수 있다.
상기 하우징 및 필터 카트리지 사이의 보다 큰 공차 범위를 얻기 위해서는 적어도 상기 원형 필터 카트리지의 단부 원판은 탄성축 유격 보정구를 구비하도록 고려되는 것이 중요하다. 이것은 상기 하우징 벽의 탄성 범위내에서 경우에 따라 발생하는 축방향 유격에 의존하지 않고 지지된다. 또한, 이것은 동시에 하우징의 미여과측과 여과측 사이의 축방향 기밀을 위하여 고려될 수 있다. 또한, 이것은 대안적 또는 추가적으로 지지 튜브에 대한 반경 방향의 기밀에 의하여 보장될 수 있다. 상기 단부 원판은 견고한 형태로 되어 있으므로, 상기 축방향 유격 보정구는 부가 부품으로 상기 단부 원판에 예를 들어 접착된다. 다른 하나의 실시예는 축방향 유격 보정구를 위한 별도 영역을 갖는 탄성 단부 원판을 사용하는 것이다. 그 중에서도 특히, PUR-단부 원판을 갖는 필터 카트리지는 추가 제조 비용을 들이지 않고도, 단부 원판의 주형의 이에 대한 형상에 의하여 축방향 유격 보정구를 구성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 카트리지에 클립이 설치되는데, 이것은 일정한 각도 설정하에서만 상기 하우징에 속하는 홀더와 맞물리게 된다. 상기 실시예에 있어서, 상기 원형 필터 카트리지의 조립은 상기 하우징의 일정한 각도에서만 가능하다. 상기 장치에 의하여 필터의 기능 신뢰도가 제고된다. 예를 들어, 여과된 입자로부터 상기 필터를 해제시키기 위하여 필터를 분해한 다음 연이어 조립하는 경우에 있어서, 상기 하우징과 필터 카트리지 사이의 위치는 변할 수 없다. 이와 같은 방법으로 상기 필터 카트리지를 새로이 조립함으로써, 필터의 미여과측과 여과측 사이의 확실한 기밀이 제공된다. 그렇지 않은 경우에 상기 카트리지는 틀린 각도 위치에서 하우징 내로 삽입될 것이다. 공차와 축방향 보정의 다른 탄성 변형으로 인하여 소위 출방향 유격 보정구의 압력 변형이 발생하므로, 동시에 시일 또는 축방향 유격 보정구가 벌어지는 결과가 발생할 수 있을 것이다. 나머지 압력 변형은 상기 하우징의 공차 특히, 축방향 보정만큼 소성 변형된 양이다.
청구항 8에 따른 원형 필터 카트리지는 본 발명에 따른 필터에 조립되는 데 적합하다. 상기 원형 필터 카트리지의 조립에 의하여 상기 장점을 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 기타 실시예 및 기타 특징은 청구항 외에도 명세서 및 도면에 기재되며, 개별적인 특징은 각각 본 발명의 모든 또는 다수의 종속 결합의 실시예 및, 다른 분야에서 실시되며 여기에서 보호를 청구하는 보호받을 수 있는 실시예를 위하여 유리하게 표현될 수 있다.
도 1에 따른 필터는 유입구(10) 및 유출구(11)를 구비하는 하우징을 갖는다. 상기 하우징은 2개의 하우징 쉘(12, 12a)로 이루어지며, 분할 틈새(13)의 영역은래버린스 시일로 밀폐된다. 상기 래버린스 시일은 링단차(14) 및 홈(15)으로 구성되어, 서로 맞물려지며 축방향 유격(b)에 관계없이 기밀을 형성한다.
필터의 조립시에 있어서 원형 필터 카트리지(16)는 지지 튜브(17)로 밀려서 하우징 쉘(12)과 고정 연결된다. 상기 지지 튜브는 물론, 원형 필터 카트리지도 원추형으로 형성된다. 실시예에서 성형 절첩 필터지로 구성되는 필터 매체(18)는 PUR-발포재로 형성되는 단부 원판(20) 내에 전면(19)으로 삽입된다. 상기 단부 원판면이 평면상에 놓여 있는 동안에 상기 필터 매체(18)의 전면(19)은 원추면에 놓여진다. 상기 단부 원판은 그것의 두께에서 상기 전면(19)이 완전히 그것 내에 파묻히도록 커야 한다. 양 단부 원판은 축방향 유격 보정구(21)를 구비하며, 상기 하우징 쉘(12, 12a)의 벽에 지지된다. 하우징 쉘(12a)의 설치, 및 스크류 결합부(22)의 고정에 의하여 상기 원형 필터 카트리지는 축방향 유격 보정구(21)를 거쳐 지지 튜브(17)에 축방향으로 고정된다. 스크류 결합부는 구멍(23)을 통하여 하우징 쉘(12a)을 지나서 지지 튜브(17)의 단부(24)에 맞물린다. 나사(25) 및 구멍(23)의 사이에는 시일(26)이 삽입된다.
도시되는 필터는 예를 들어 내연 기관의 흡입 공기의 정화를 위하여 사용될 수 있다. 흡입 공기는 상기 유입구(10)를 통하여 필터의 미여과측(27)을 관류하며, 상기 필터 매체(18) 및 격자형 지지 튜브(17)를 통과하여 필터의 여과측(28)에 도달하고 유출구(11)를 통하여 빠져 나간다.
1/2 하우징 쉘(12, 12a)은 철저히 그것이 각각 2개의 1/2금형을 사용하여 주조 기술적으로 제조되는 구조로 만들어진다. 일반적으로 원추형 1/2하우징의 주형제거 방향은 축방향으로 행하여진다. 이것에 따라서 유입구(10), 유출구(11), 홈(15), 및 링단차(14)가 형성된다. 또한 상기 격자형 지지 튜브(17)는 지지 튜브의 원추 형상으로 인하여 개별적인 반경 방향 보(29) 사이에 편차(a)가 발생하기 때문에 축방향을 따라 주형을 제거하게 되며, 이것으로 인하여 각각 인접한 반경 방향 보 사이의 언더 커팅이 방지될 수 있다.
상기 하우징 쉘(12) 및 원형 필터 카트리지(16) 사이의 일정한 각도 위치를 설정하기 위하여, 상기 하우징 쉘과 연결되는 단부 원판(20)은 클립(30)을 구비한다. 이것은 도 2에서도 도출될 수 있으며, 여기서 상기 원형 필터 카트리지(16)의 외주를는 점선으로 표시하였다. 상기 원형 필터 카트리지의 조립은 상기 하우징 쉘(12)에 대하여 하나의 유일한 각도 위치에서만 가능하다. 이러한 각도 위치에서 상기 클립(30)은 홀더(31)와 연결된다. 모든 다른 각도 위치에서 상기 클립(30)은 원환(32)과 충돌하는데, 이것은 조립자에게 상기 원형 필터 카트리지(16)가 완전히 지지 튜브(17)에 밀리지 않음을 환기시켜 준다. 하우징 내에서 카트리지의 일정한 각도 위치를 보장하기 위한 상응하는 설치물은 상기 하우징 쉘(12a) 내에서도 당연히 고려될 수 있다. 상기 하우징 쉘도 서로간에 그것의 각도 위치에서 돌기부에 의하여 정의 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 원추형 하우징 및 원형 필터 카트리지를 구비하는 필터는 제조에 있어서 경제적이며, 개별 부품의 제조시에 큰 공차를 허용함과 동시에, 고도의 기능 신뢰도를 보장하는 필터를 제공하는 탁월한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 적어도 2개의 하우징 쉘(12, 12a)로 구성되며, 여과할 매체의 유입구(10) 및 유출구(11)를 구비하는 원추형 하우징;
    상기 하우징 내에서 미여과측(27)이 여과측(28)과 기밀적으로 조립되는 원형 필터 카트리지(16);
    필터 매체(18)를 여과측에서 지지하는 지지 튜브(17)를 포함하는 필터 특히, 내연 기관의 흡입 공기용 공기 필터에 있어서,
    상기 지지 튜브(17)는 상기 하우징 쉘(12, 12a) 중 어느 하나와 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 튜브(17) 및 원형 필터 카트리지(16)는 원추형 하우징의 축방향을 따라서 지지 튜브에 언더 커팅이 발생되지 않도록 원추형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 필터.
  3. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원형 필터 카트리지(16)는 사각 필터면으로 절첩되는 성형 절첩 필터지로 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 적어도 2개의 하우징 쉘(12, 12a)로 구성되며, 여과할 매체를 위한 유입구(10) 및 유출구(11)를 구비하는 원추형 하우징;
    상기 하우징 내에서 미여과측(27)이 여과측(28)과 기밀적으로 조립되는 원형 필터 카트리지(16)를 포함하는 필터 특히, 내연 기관의 흡입 공기용 공기 필터에 있어서,
    상기 양 하우징 쉘(12, 12a) 사이의 분리 틈새(13)에 하우징의 축방향에 따라 조립 가능한 래버린스 시일이 구비되며, 축방향 영역(b)을 가지고, 그 내부에 하우징 쉘(12, 12a)의 축방향 편심이 있을 경우에 충분한 기밀이 형성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제 4 항 및 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 쉘(12, 12a)은 중앙에서 해체 가능한 결합부 특히, 스크류 결합부(22)에 의해 서로 연결되며, 상기 결합부는 지지 튜브(17)의 자유 단부(24)에 형성되는 것을 특징으로 필터.
  6. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원형 필터 카트리지(16)의 단부 원판(20) 중 적어도 하나는 탄성적으로 형성되는 축방향 유격 보정구(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원형 필터 카트리지(16)는 클립(30)을 구비하며, 이것은 상기 원형 필터 카트리지 및 하우징 사이에서 일정한 각도로 상기 하우징의 홀더(31)에 맞물려 지는 것을 특징으로 하는 필터.
  8. 전 항들 중 어느 한 항의 원형 필터 카트리지에 있어서,
    상기 원형 필터 카트리지는 하우징 내로의 조립에 적합한 것을 특징으로 하는 원형 필터 카트리지.
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