KR20110026840A - 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부의 필터 엘리먼트를 교환하기 용이할 뿐만 아니라 하우징을 재활용할 수 있도록 한 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터에 관한 것으로, 상부캡(50), 하부케이스(60) 및 상기 하부케이스(60)의 내부에 설치된 엘리먼트(70)로 이루어진 연료 필터에 있어서, 상기 상부캡(50)과 하부케이스(60)는 서로 나사 결합되고, 상기 상부캡(50)의 하부에 형성된 플렌지부(54)의 내주면과 상기 하부케이스(60)의 나사 결합부 하부에 돌설된 외주 돌기(65)의 외주면에 풀림이 방지되도록 톱니가 형성된 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은 하우징인 상부캡과 하부케이스가 톱니 결합 방식으로 결합되어 연료 필터를 교환시 그 내부의 엘리먼트 만을 분리하여 교환 후 상부캡과 하부케이스는 재활용하게 되어 연료 필터의 교체 비용이 절감되는 효과가 있다.

상부캡, 하부케이스, 연료 필터

Description

풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터{FUEL FILTER HAVING SAWLIKE STRUCTURE}

본 발명은 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내부의 필터 엘리먼트를 교환하기 용이할 뿐만 아니라 하우징을 재활용할 수 있도록 한 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 수많은 마찰요소로 이루어져 있기 때문에 마찰저항에 의해 엔진 출력이 크게 저하된다. 이러한 엔진 출력의 저하를 줄이기 위하여 각 마찰요소에 오일을 공급하는 것이 잘 알려져 있다.

엔진의 각 마찰요소에 오일을 공급하기 위해서는 오일이 압력유체로 바뀌어야 하므로 엔진의 힘을 전달받아 구동하는 오일펌프를 구비하고 있다.

이 오일펌프는 엔진의 크랭크 케이스에 설치되어 이 케이스 내부에 담겨져 있는 오일을 실린더 내벽과 피스톤 외벽으로 공급하며, 일정한 통로를 통하여 실린더 상부에 위치하는 밸브 및 개폐수단까지 공급하게 된다.

이때, 각 마찰요소로 공급되는 오일은 상기 마찰요소로부터 발생하는 금속분말이나, 기타 이물질을 크랭크 케이스로 이동시켜 크랭크 케이스와 베어링의 마모 를 방지하고, 상기 마찰요소의 표면을 깨끗하게 하면서 윤활 작용을 하게 된다.

그러나, 크랭크 케이스로 이동된 금속분말이나 이물질은 오일펌프가 구동시 다시 마찰요소로 펌핑되어 이동될 수 있으므로 오일펌프의 출구측에 금속분말이나 이물질을 필터링 하기 위한 스핀온 필터(SPIN-0N FILTER)를 설치하게 된다.

이러한 스핀온 필터는 내연기관용, 산업용 등으로 사용되는 오일 필터, 연료 필터, 유압 필터, 워터(water) 필터, 냉각 필터 등이 포함된다.

여기서는, 이 스핀온 필터를 연료 필터로 표현한다. 상기 연료 필터는 일정한 형상으로 제작된 엘리먼트가 대략 원통형상으로 설치되고, 이 엘리먼트의 중앙부분에 오일압력이 설정 압력 이상으로 상승하는 경우 연료 필터의 파손을 방지하고, 필터, 즉 오일 여과지가 막히게 되면 엔진으로 유입되는 오일을 공급하는 또 다른 통로로서 릴리프 밸브를 설치하고 있다.

도 1은 종래의 연료 필터를 도시한 단면도로서, 상부가 개구된 원통형의 하우징(10)과, 이 하우징(10) 내부에 수용되어 오일을 여과하는 필터 엘리먼트(20)를 갖는다.

상기 필터 엘리먼트(20)는, 외주에 다수 개의 오일 통과 구멍(21a)이 뚫려진 코어(21)와, 이 코어(21)의 외주에 위치되어 형상을 유지하면서 하우징(10)의 내벽과 약간의 간격을 두고 위치하는 오일 여과지(22; oil pleated paper)를 포함한다.

상기 코어(21)의 하부 내측으로는 오일압력이 설정 압력 이상으로 상승할 경우 오일 흐름의 안정화 및 필터 전체의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 작동하는 릴리프 밸브(30)가 설치된다.

상기 필터 엘리먼트(20)는 그 상하단부에 각각 상, 하부캡(23, 24)이 씌워져 코어(21)의 외측에 밀착되는 상태로 보존될 수 있도록 구성되며, 상기 상부캡(23)은 보강판(40)에 눌려지는 상태로 배치되고, 하부캡(24)은 하우징(10)의 하부 내면과 밀착되는 판스프링(26; PLATE SPRING))에 의하여 탄력 지지되어 스핀온 필터가 오일공급라인에 긴밀히 설치될 수 있도록 하고 있다.

상기 보강판(40)은 하우징(10)의 내벽에 접촉하는 상태로 위치되며, 이 하우징(10)의 상단 외주면과 시밍 고정되는 시밍캡(seaming cap; 41)에 의해 고정 상태를 유지하게 된다.

즉, 상기 시밍캡(41)과 하우징(10)은 금속재질로 이루어지며, 이들 시밍캡(41)과 하우징(10)의 끝단부는 걸려서 이탈되지 않도록 꺾어 접는 시밍 결합되고, 상기 시밍캡(41)에는 절곡된 홈이 형성되어 패킹부재(42)가 안착될 수 있도록 되어 있다.

그리고 상기 릴리프 밸브(30)는 이 릴리프 밸브(30)를 수용하고 있는 밸브캡(31)이 하부캡(24) 내측에 돌기 용접으로 고정 설치된다.

상기 릴리프 밸브(30)는 상기 오일 여과지(22)가 막혔을 경우 여과되지 않은 엔진오일을 통과시켜 압력이 상승되는 것을 방지하는 것으로, 상기 밸브캡(31)의 내부에는 상기 하부캡(24)의 중앙에 형성된 개구홀(24a)의 상부면에 압착되는 밸브판(32)과, 상기 밸브판(32)의 상면을 밸브캡(31) 내에서 압박하는 탄성스프링(33)이 설치된다.

상기 오일 여과지(22)는 그 상면과 하면에 위치하는 상기 상, 하부캡(23, 24)에 일정 두께의 열경화성수지(22a)를 도포한 후, 컨베이어 오븐에서 160℃~180℃로 10 내지 20분 동안 가열한 후 경화시켜 오일 여과지(22)의 상하면을 실링하는 구조로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 종래의 스핀온 필터의 필터 엘리먼트의 조립 제작 과정을 설명하면, 먼저, 하부캡(24)의 상면에 개구홀(24a)을 커버하는 밸브판(32)을 위치시키고, 이 밸브판(32)의 상면을 압박하는 탄성스프링(33)이 내부에 있는 밸브 캡(31)의 상면을 상기 하부캡(24)의 상면과 용접 결합한다. 그리고, 원통형의 코어(21)를 하부캡(24)의 상면에 상기 릴리프 밸브(30)를 중심에 두고 설치한다.

상기 코어(21)의 외주면에는 원통형의 오일 여과지(22)가 위치하게 되는 바, 이 오일 여과지(22)의 상하면을 실링하는 열경화성수지(22a)를 도포한 후, 컨베이어 오븐에서 160℃~180℃로 10 내지 20분 동안 가열한 후 경화시켜 상기 상, 하부캡(23, 24)과 결합시킨다.

이와 같이 조립된 필터 엘리먼트(20)는 하우징(10) 내에 조립되는 바, 하우징(10)의 하면, 즉 하부캡(24)의 하면과 하우징(10)의 내측 상면 사이에 판스프링(26)을 삽입하고, 상측 상부캡(23)의 상면에 보강판(40)을 위치시키고, 보강판(40)의 상면에 시밍캡(41)을 상기 하우징(10)의 상단 외주와 시밍 결합하여 그 조립을 완료한다.

이와 같이 조립이 완료된 연료 필터는, 그 내부로 엔진오일이 통과하게 되면, 불순물이 함유된 오일이 오일 여과지(22)의 외주면에서 내부로 이동하게 되고, 상기 오일 여과지(22)에 의하여 오일의 불순물이 여과되면서 통과하게 된다. 이와 같이 여과된 오일은 코어(21)의 내부로 다수 개의 오일 통과 구멍(21a)을 통하여 통과되고, 이 오일은 챔버를 경유하여 각 기관으로 토출된다.

상기에서 설명하지 않은 미설명부호 43은 역지밸브이다.

그러나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래의 스핀온 필터의 필터 엘리먼트(20) 상부캡(23)의 상부면에 위치하는 보강판(40)은 상기 하우징(10)의 상면 외주 테두리와 상기 시밍캡(41)과 시밍 결합에 의해 결합될 때, 상기 보강판(40)은 상기 시밍캡(41)과 다수 곳에 돌기 용접(PROJECTION WELDING)하여 결합된다.

상기 보강판(40)과 시밍캡(41)은 강철(스틸) 재질로 되어 있는바, 스틸 재질로 된 상기 보강판(40)의 제조 과정을 설명하면, 상기 보강판(40)의 하측에 방사상으로 다수의 돌기 용접을 위한 홈(40a)을 형성하고 이 홈(40a)을 통하여 돌기 용접하여 상기 시밍캡(41)과 결착한다.

즉, 하우징(10) 내에 필터 엘리먼트(20)가 내장되고, 하우징(10)의 상단에는 보강판(20)이 일체로 결합된 시밍캡(41)이 시밍되어 완제품을 이루며, 보강판(40) 중앙에는 자동차의 엔진블럭과 스핀온 필터를 체결해 주는 나사공(40b)이 형성되고 그 주위에는 다수의 오일유입공(40c)이 배열되어 있다.

상기 보강판(40)의 나사공(40b)을 가공하기 위해서, 먼저 프레싱작업으로 보강판(40)에 중앙구멍과 오일유입공(40c)을 가공하고, 이와 같이 선가공된 보강판(40)을 탭핑부로 이송하여 탭핑기에 의해 나사공(40b)을 가공한다.

이러한 탭핑기는 본체 상면에 다수의 지그를 가진 턴테이블이 스텝모터 및 스위치와 연결되어 한 스텝씩 회전 작동하도록 설치된 소재공급부와, 본체 일측에 입설된 지주 상단에 모터 및 감속기에 의해서 회동되는 복수개의 드릴이 정회전 및 역회전 가능하도록 구성되고, 캠이 리미트 스위치를 조작하여 구동부의 전기적 신호를 제어하게 된 탭핑가공부의 결합으로 이루어져 있다.

따라서, 작업인이 턴테이블의 옆에서 각각의 지그마다 보강판(40)을 올려 놓고 스위치페달을 눌러주면 턴테이블이 설정된 한피치 간격만 회동하며, 매번 스위치를 누를 때마다 턴테이블이 한 피치씩 회동하게 된다.

또한, 턴테이블이 한 피치씩 회동할 때마다 매번 보강판(40)이 탭핑가공부의 직하위치에 도달하며, 이 때마다 드릴이 보강판(40)의 중앙구멍에 나사부(40b)를 가공하는 것이다. 다시 말해서 턴테이블이 정지되면 그 즉시 드릴이 회전하면서 하강하여 보강판(40)의 중앙에 나사공(40b)을 가공한 후 역회전하면서 상승하게 되고, 다시 작업인이 스위치를 눌러주면 턴테이블이 다시 한 피치 회동하여 드릴 밑에 소재를 위치시키는 반복 작동에 의해서 뒤쪽의 보강판(40)들이 순차적으로 탭핑 가공되는 것이며, 탭핑가공부를 통과한 보강판(40)은 작업인이 손으로 지그에서 분리 이탈시켜 적재통에 수거 처리하는 것이다.

이와 같이, 가공된 보강판(40)은 상기 시밍캡(41)과 결합시키기 위해 하부면에 프레스 가공에 의해 방사상의 홈(40c)과 보강판(40)의 상부면으로 용접을 위한 용접 돌기(40d)가 돌설된다.

이 용접 돌기(40d) 위에 시밍캡(41)을 맞댄 상태에서 돌기 용접하게 하여 접합하게 된다.

그러나 이와 같이 구성된 연료 필터 하우징(10)은 그 상부에서 시밍캡(41)과 시밍에 의해 일체로 결합되어 있어, 연료 필터를 사용후 내부의 엘리먼트(20) 만을 분리하여 폐기하고 이 하우징(10)을 재활용할 수 없는 문제점이 있고, 또한 상기 하우징(10)과 시밍캡(41)을 일체로 시밍 작업함에 있어서 시밍을 위한 설비를 갖추어야 함에 따라 제조를 위한 시설비용이 많이 소요되는 문제점도 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 내부의 필터 엘리먼트를 교환하기 용이할 뿐만 아니라 하우징을 재활용할 수 있도록 한 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터는, 상부캡, 하부케이스 및 상기 하부케이스의 내부에 설치된 엘리먼트로 이루어진 연료 필터에 있어서, 상기 상부캡과 하부케이스는 서로 나사 결합된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상부캡과 하부케이스의 결합면 사이에는 오링이 외주홈에 안착되어 이들 사이를 실링하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부캡의 하부에 형성된 플렌지부의 내주면과 상기 하부케이스의 나사 결합부 하부에 돌설된 외주 돌기의 외주면에 풀림이 방지되도록 톱니가 형성된 것을 특징으로 하는 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터.

본 발명의 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터에 의하면, 하우징인 상부캡과 하부케이스가 나사 결합 및 톱니 결합 방식으로 결합되어 연료 필터를 교환시 그 내부의 엘리먼트 만을 분리하여 교환 후 상부캡과 하부케이스는 재활용하게 되어 연료 필터의 교체 비용이 절감되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 연료 필터를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 연료 필터를 도시한 조립 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 연료 필터는 크게 상부캡(50) 및 하부케이스(60)와 내부의 엘리먼트(70)로 이루어져 있다.

상기 상부캡(50)에는 중심축선을 따라 형성되는 연료배출구(51)가 구비되어 있으며, 이곳을 통해 연료공급라인과 연결된다.

상기 하부케이스(60)는 내부에 공간을 갖는 하우징 형태로 이루어져 있으며, 한쪽에는 중심축선을 따라 형성되는 연료유입구(61)가 구비되어 있어서 이곳을 통해 연료공급라인과 연결된다.

상기 상부캡(50)과 하부케이스(60)는 각 연료배출구(51)와 연료유입구(61)를 양쪽 끝으로 하면서 가스켓 등을 사이에 두고 서로 밀착된 후 다수의 볼트 체결구조에 의해 일체식으로 결합된다.

이렇게 결합되는 상부캡(50)과 하부케이스(60)의 내부에는 소정의 밀폐된 공간이 조성되고, 이곳에 엘리먼트(70)가 내장된다.

여기서, 상기 상부캡(50)과 하부케이스(60)의 연료배출구(51) 및 연료유입구(61)는 유체관 이음에 보편적으로 사용하는 통상의 너트체결구조로 연료공급라인과 연결된다.

특히, 상기 상부캡(50)과 하부케이스(60)는 알루미늄 재질의 단조품으로 이루어져 있으며, 즉 단조공정을 거쳐 제작된 제품으로 되어 있으며, 이에 따라 기존의 다이캐스팅공정으로 제작되는 제품이 갖고 있는 문제점인 기포발생으로 인한 내구성 저하의 문제를 말끔히 해소하면서 부식에 의한 강도변화에 적극 대응할 수 있다.

또한, 상기 엘리먼트(70)는 길이방향을 따라 골을 갖도록 주름진 형태로 말려져 있는 길다란 중공형 원통 형태로 이루어져 있다.

이러한 엘리먼트(70)는 양쪽 단면부에 장착되는 2개의 캡, 즉 상부캡(50)의 연료배출구(51)측으로 배치되는 링 형상의 캡(52)과 하부케이스(60)의 연료유입구(61) 측으로 배치되는 플레이트(62)와 일체로 결합되어 상부캡(50)과 하부케이스(60)가 조성하는 내부의 공간부에 설치된다.

이때의 캡(52), 플레이트(61)와 엘리먼트(70) 간의 결합은 에폭시 등과 같은 통상의 접착제를 사용할 수 있다.

이렇게 설치되는 엘리먼트(70)의 경우 그 양쪽 단면부의 캡(52)과 플레이트(62)가 상부캡(50)과 하부케이스(60)의 내측 바닥면에 밀착되는 동시에 내측 벽면과는 일정한 갭을 유지함에 따라 연료유입구(61)를 통해 유입된 연료는 엘리먼트(70)의 바깥 둘레부와 하부케이스(60)의 내측 벽면 사이의 공간으로 유도된 후 엘리먼트(70)를 통과하면서 여과되고, 계속해서 중심 쪽으로 진행된 다음 연료배출구(51)를 통해 빠져나갈 수 있게 된다.

이러한 엘리먼트(70)는 금속을 포함하는 형태, 즉 부직포 등의 여과지 표면에 알루미늄 재질의 와이어 메시가 부착된 형태로 되어 있다.

이와 같이 구성된 상부캡(50)과 하부케이스(60)는 그 외주면이 서로 나사 결합되고, 상기 상부캡(50)의 하부에 형성된 플렌지부(54)의 내주면과 상기 하부케이스(60)의 나사 결합부 하부에 돌설된 외주 돌기(65)의 외주면에 풀림이 방지되도록 톱니가 형성되어 있다.

상기 상부캡(50)과 하부케이스(60)의 결합면 사이에는 오링(63)이 외주홈(64)에 안착되어 이들 사이를 실링하도록 되어 있다.

이와 같이 상부캡(50)과 하부케이스(60)가 톱니 결합 방식으로 결합되어 연료 필터를 교환시 그 내부의 엘리먼트(70)만을 분리하여 교환후 상부캡(50)과 하부케이스(70)를 재활용하게 되어 연료 필터의 교체 비용이 절감된다.

도 1은 종래의 스핀온 필터를 도시한 단면도,

도 2a는 종래의 보강판과 시밍캡의 결합 구조를 도시한 단면도,

도 2b는 도 2a의 하부에서 본 평면도,

도 3은 본 발명의 연료 필터를 도시한 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 연료 필터를 도시한 조립 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 상부캡 54 : 플렌지부

60 : 하부케이스 63 : 오링

65 : 외주돌기 70 : 엘리먼트

Claims (3)

1. 상부캡(50), 하부케이스(60) 및 상기 하부케이스(60)의 내부에 설치된 엘리먼트(70)로 이루어진 연료 필터에 있어서,

   상기 상부캡(50)의 내주면과 하부케이스(60)의 외주면이 나사 결합된 것을 특징으로 하는 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상부캡(50)과 하부케이스(60)의 결합면 사이에는 오링(63)이 외주홈(64)에 안착되어 이들 사이를 실링하는 것을 특징으로 하는 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 상부캡(50)의 하부에 형성된 플렌지부(54)의 내주면과 상기 하부케이스(60)의 나사 결합부 하부에 돌설된 외주 돌기(65)의 외주면에 풀림이 방지되도록 톱니가 형성된 것을 특징으로 하는 풀림방지를 위한 톱니구조를 가진 연료 필터.

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