KR20170043584A - 오일 필터 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡입-유동 필터 유닛으로서, 특히 내연 기관용 변속기 오일 필터 유닛 또는 모터 오일 필터 유닛으로서의 오일 필터 유닛(1)에 관한 것이다. 오일 필터 유닛(1)은 입구(4) 및 출구(5)를 갖는 오일 필터 하우징을 구비하고, 상기 오일 필터 하우징 내에는 적어도 하나의 제 1, 하나의 제 2, 및 하나의 제 3필터 매체(6, 7, 8)가 배치되고, 상기 필터 매체(6, 7, 8)는 서로 이격되도록 배치되고, 상기 필터 매체(6, 7, 8)는 적어도 하나의 제 1 및 하나의 제 2필터 챔버(67, 78)를 구획하고, 상기 제 1 및 제 2필터 매체는(6, 7) 제 1필터 바이패스를 구비하고, 상기 제 1필터 바이패스는 상기 입구(4)와 상기 제 2필터 챔버 사이에서, 또는 상기 입구(4)와 추가 필터 챔버 사이에서 무필터 유체 연결을 규정하고, 상기 제 2 및 제 3필터 매체(7, 8)는 제 2필터 바이패스를 갖고, 상기 제 2필터 바이패스는 상기 제 1필터 챔버(67)와 상기 출구(5) 사이에서 무필터 유체 연결을 규정한다.
Description
본 발명은 흡입-유동 필터 유닛으로서, 특히 내연 기관용 변속기 오일 필터 유닛 또는 모터 오일 필터 유닛으로서의 오일 필터 유닛에 관한 것이다.
다양한 오일 필터 유닛, 또는 내연 기관용 변속기 오일 필터나 모터 오일 필터 형태의 오일 필터는 각각 종래 기술에서 이미 공지되어 있다. 일반적으로, 또한 본 특허 출원의 문맥에서, 변속기 오일이란 용어는 소위 ATF(자동 변속기 유체(automatic transmission fluid))도 포함한다.
공지된 필터 유닛은 전형적으로, 적어도 하나의 필터 매체가 배치되는 단일 부품 또는 다중 부품의 필터 하우징을 포함한다. 필터 하우징은 일반적으로 하나의 오일 입구용 개구와 하나의 오일 출구용 개구를 구비한다.
원칙적으로, 필터 유닛이 흡입식 오일 필터 장치 또는 압력식 오일 필터 장치로 구성되는 것은 공지되어 있다. 흡입식 오일 필터 장치의 경우에 여과될 오일은 펌프에 의해 압송되며, 필터 매체를 통해서 흡입된다. 이것과 다른 것이 압력식 오일 필터 장치이며, 이 경우에 여과될 오일은 펌프에 의해 압송되며 필터 매체를 통해 가압된다.
특히, 모터 또는 내연 기관이 각각 냉간 작동 상태인 경우에, 필터 매체로부터의 상당히 높은 오일 압력을 유지하기 위해, 압력식 오일 필터 설비는 전형적으로 바이패스 밸브를 구비함으로써, 오일 온도가 낮은 경우에 여과되지 않은 오일은 초기에 모터의 윤활 지점 또는 변속기의 윤활 지점으로 공급된다. 또한, 압력식 오일 필터는 종종 펌프의 보조 유동(auxiliary flow) 내에 배치됨으로써, 오염된 오일은 순차적으로만 정제된다(부분 유동 원리). 이러한 이유로, 특히 유동 방향에서 볼 때, 흡입식 오일 필터는 펌프 앞에서 유체의 완전한 여과를 가능케 하기 때문에, 소위 흡입식 오일 필터 유닛을 설치하는 것이 편리하고 실용적이다. 여기서, 필터 매체는 특히 여과 중의 압력 손실, 여과 효율 및 오염물의 흡수 용량 면에서 개선되어야 한다.
다층 필터 재료가 채용되거나, 다수의 필터 포켓 또는 다수의 필터 재료층을 갖는 필터 시스템이 제공되는 것은 각각 공지되어 있다. 거친 입자가 하나의 필터 매체 또는 다수의 필터 매체를 통해서 초기에 분리되고, 이어서 미립자가 다른 하나의 필터 매체 또는 다수의 다른 필터 매체에 의해 분리되는 소위 직렬식 여과(serial filtration)는, 이들 다중층 필터 재료를 통해서 이루어지는 것으로 보인다. 이러한 유형의 복합 필터는 현재 이미 변속기에서 채용되고 있다. 상기 복합 필터는 전형적으로 부직포 필터 직물 및 접착제에 의해 열접착되는 직조 필터 재료로 이루어진 복합 필터 매체이다.
하나의 필터 포켓 및 하나의 부가적인 필터 재료층을 이용해 이를 통과하는 유체를 여과하는 오일 필터 유닛이 US 2012/00125171에 기재되어 있다. 여기서는 2개의 상이한 필터 재료가 사용된다. 상기 필터 시스템의 한가지 단점은 비교적 긴 유로에 놓여 있어 상대적으로 높은 압력 손실이 발생하는 것이다. 건설적인 면에서, 특히 흡입식 오일 필터의 경우에, 이 필터가 (높은 필터 효율의 요건과는 상반되는) 가능한 최저 압력 손실을 갖도록 고안되는 점을 고려해야 한다.
일반적인 유형의 오일 필터 유닛은 가령, US2009/0294343에 공지되어 있다.
다른 오일 필터 유닛은 EP 2 108 425 A1에 공지되어 있다.
따라서, 본 발명은 높은 여과 효율을 가지면서도 여과될 유체에 대해 비교적 작은 압력 손실을 발생시키는 흡입-유동 필터 유닛으로서 오일 필터 유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성되며; 본 발명의 유리한 설계 실시예는 종속항으로부터 유도된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 흡입-유동 필터 유닛으로서, 특히 내연 기관용 변속기 오일 필터 유닛 또는 모터 오일 필터 유닛으로서, 입구 및 출구를 갖는 오일 필터 하우징을 구비하는 오일 필터 유닛이 제공되며, 오일 필터 하우징 내에는 적어도 하나의 제 1, 하나의 제 2, 및 하나의 제 3필터 매체가 배치되고, 필터 매체는 서로 이격되도록 배치되고, 필터 매체는 적어도 하나의 제 1 및 하나의 제 2필터 챔버를 구획하고(delimiting), 제 1 및 제 2필터 매체는 제 1필터 바이패스를 구비하고, 제 1필터 바이패스는 입구와 제 2필터 챔버 사이에서, 또는 입구와 추가 필터 챔버 사이에서 무필터(filter-free) 유체 연결을 규정하고(defining), 제 2 및 제 3필터 매체는 제 2필터 바이패스를 갖고, 제 2필터 바이패스는 제 1필터 챔버와 출구 사이에서 무필터 유체 연결을 규정한다.
이러한 배열은 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛이 3개 이상의 필터 매체를 가질 수 있는 이점을 지님과 동시에, 필터 매체의 배열은 비교적 짧은 유로가 생성되는 방식으로 이루어지며, 필터 용량 및 오일 순도에 대한 목표된 영향(targeted influence)은, 바람직하게는 필터 투과도 면에서 상이한 적어도 3개의 필터 매체를 통해서 취할 수 있다.
원칙적으로, 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛은 동일한 유형 및/또는 동일한 투과도의 필터 매체를 가질 수 있다. 전술한 원리에 따라 동일한 투과도를 갖는 다수의 필터 매체의 배열은, 오염물을 흡수하기 위한 용량이 증가되는 이점을 갖는다. 이러한 유형의 필터 구조의 경우에, 전형적으로 압력차는 저하된다.
필터 매체는 입구를 통해 오일 필터 하우징으로 들어가는 유체(다시 말해서, 변속기 오일, 모터 오일, 또는 ATF)가 어떠한 경우에도 완전한 여과를 거치도록 배치된다.
필터 매체 및 필터 바이패스는 필터 매체 사이에 미로가 형성되도록 배치되고, 고 점성의 냉각 유체가 입구로부터 가장 거친 필터 매체를 통해 상상할 수 있는 가장 짧은 유로를 취할 수 있으며, 예를 들어, 필터 매체가 상이한 투과도를 가지면, 점도가 감소함에 따라 점점 더 미세한 여과가 발생한다.
어쨌든, 필터 매체의 배열은, 상이한 필터 매체의 경우에도 다수의 필터 매체가 병렬로 관류되도록 한다. 이 경우에, 가장 거친 필터 매체는 냉간 유체의 경우에 오일 필터 유닛 내의 압력 손실을 실질적으로 결정하며, 소위 "최소 여과"를 규정한다.
필터 매체의 유압 스위칭 레이아웃은 다수의 필터 매체 중 적어도 하나가 입구와 출구 사이에서 직렬로 배치되지만, 각 추가 필터 매체는 병렬로 관류 가능하도록 선택된다. 여과되지 않은 유체는 어느 때라도 오일 필터 유닛에서 나올 수가 없다.
본 발명의 문맥에서 필터 매체란 용어는 금속 필터 스크린, 플라스틱 필터 스크린, 금속 또는 플라스틱의 다공성 필터체를 포함하는 부직포 필터 직물, 직포 필터 직물, 필터 펠트, 필터 메시, 필터 스크린 등을 포함한다. 필터 매체는 주름지거나 평탄한 층으로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명의 문맥에서 "필터 매체"란 용어는 필터층 또는 필터팩을 말하며; 또한 2개의 필터층은 가령, 하나의 단일 필터 포켓에 의해 형성될 수도 있다. 필터팩은 가령, 필터 펠트와 직포 필터 직물의 조합과 같이, 서로의 상부에 직접 놓이는 필터층 또는 필터층의 다층 배열이다.
본 발명의 문맥에서 필터 바이패스는 각각의 필터 매체를 통한 바이패스 개구로서 이해해야 하며, 이 개구를 통해 유체는 완전히 또는 많이 여과되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 유리한 측면에 따르면, 적어도 2개의 필터 챔버가 바로 인접해 있고, 필터 매체 중 적어도 하나를 통해서 서로 유체 연결되어 있어, 여과될 유체는 점도에 따라서, 하나 또는 다른 유동 경로를 만들 수 있다.
3개의 상이한 필터 매체는, 바람직하게는 오일 필터 하우징의 상부 쉘과 하부 쉘 사이에서 서로 이격되도록 고정되고, 다중 부품 덕트 시스템을 통해서 오일 필터 하우징의 유도 공간은 필터 챔버에 직접 연결되는 한편, 다른 한편으로는, 마찬가지로 또 하나의 필터 챔버가 오일 필터 하우징의 출구로 개구되는 공간에 직접 유체 연결된다.
예를 들어, 제 1필터 매체가 제 2 및 제 3필터 매체보다 거칠다면, 더 많은 부분의 유체 유동이 제 1필터 매체를 통과해서 제 1필터 챔버로, 그리고 그로부터 추가적인 여과없이, 최단 경로에 의해 출구까지 나갈 수 있다.
원칙적으로, 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛은 동일한 원리에 따라, 오일 필터 유닛 내의 압력 손실을 크게 증가시키지 않으면서, 공간적으로 순차적인 방식으로 배치되는 3개 이상의 필터 매체를 포함할 수 있다. 건설적인 면에서의 제한 요소로는 단지 오일 필터 유닛이 차지하는 설치 공간 정도이다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 하나의 바람직한 변형의 경우에, 제 1 및 제 2고정 칼라를 갖는 적어도 하나의 지지 요소가 제공되고, 제 1고정 칼라는 제 1 및 제 2필터 요소를 서로 이격시키고, 제 2고정 칼라는 제 2 및 제 3필터 매체를 서로 이격시킨다. 각각의 고정 칼라는 가령, 각각의 필터 매체가 고정되는 하나의 고정 플랜지를 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 하나의 편리한 변형의 경우에, 지지 요소는 가령, 실질적으로 평탄한 방식으로 제 2필터 매체를 지지하는 지지 격자로서 구성된다.
지지 요소는 가령, 필터 챔버 중 적어도 하나 내로 연장되는 지지체를 구비할 수 있다. 이들 지지체는 가령, 지지 리브 또는 다른 형상으로 된 지지 요소의 형태로 구성될 수 있다. 지지 리브는 각각 인접한 필터 매체용 스페이서 및 지지 요소의 기능을 수행할 수 있다.
지지 리브는, 바람직하게는 필터 챔버 내에서 유체의 특정한 유동 거동을 발생시키는 유동 전도체로서 구성될 수도 있다.
지지 요소 또는 지지 격자는 각각 열가소성 플라스틱 재료에 의해 일체로 구성될 수 있다. 지지체, 또는 지지 리브 및/또는 고정 칼라는 각각 지지 요소와 일체가 되도록 성형될 수 있다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 하나의 편리하고 유리한 변형의 경우에, 각각 상이한 투과도를 갖는 필터 매체가 제공된다.
제 2필터 매체는, 바람직하게는 제 1필터 매체보다 미세하고, 제 3필터 매체는 제 2필터 매체보다 미세한 것이 바람직하다.
적절하게는, 입구로부터 출구까지의 관류 방향에서 보았을 때, 필터 챔버는 순차적으로 배치된다.
고정 칼라는 필터 매체에서 하나의 개구를 구획하고, 제 1고정 칼라는 제 1필터 바이패스를 형성하고, 제 2고정 칼라는 제 2필터 바이패스를 형성하는 것이 특히 편리하다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 가능한 한 콤팩트한 구조를 보장하기 위해서, 제 1 및 제 2고정 칼라는 지지 요소를 통해 통로 개구의 일부를 형성하고, 각 고정 칼라는 통로 개구를 통해 하나의 폐쇄된 유동 덕트를 구획하도록 한다. 따라서, 통로 개구를 통해 라우팅되는 유동 덕트는 공통 벌크헤드(bulkhead)를 갖는다.
고정 칼라는 각각 지지 요소를 통해 원형 통로 개구의 부분 원의 세그먼트를 구획할 수 있다.
대안으로, 각 고정 칼라는 지지 요소를 통해 별도의 통로 개구를 형성하도록 제공될 수 있다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 또 다른 유리한 변형의 경우에, 바람직하게는 제 1, 제 2 또는 제 3필터 매체 중 하나로부터 이격되도록 배치되는 추가 필터 매체가 제공된다.
예를 들어, 추가 필터 매체로서의 제 3 및 제 4필터 매체, 또는 제 4 및 제 1필터 매체는 제 3 및 제 4 필터 매체 또는 제 1 및 제 4필터 매체를 서로 이격시키는 고정 칼라에 의해 형성되는 제 3필터 바이패스를 구비할 수 있다.
예를 들어, 제 3 및 제 4필터 매체, 또는 제 1 및 제 4필터 매체는 제 3필터 챔버를 구획하도록 제공될 수 있다. 본 발명의 문맥에서 필터 챔버는 또한, 가령 필터 포켓에 의해 형성될 수도 있다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 하나의 변형의 경우에, 예를 들어 2개의 인접한 필터 매체는 각각 필터 포켓으로서 구성되도록 제공될 수 있다.
전술한 오일 필터 유닛의 변형의 경우에, 오일 필터 하우징의 입구는, 편의상 오일 필터 하우징 내로 돌출되고 오일 필터 하우징으로부터 필터 매체를 이격시키는 고정 칼라를 구성한다.
본 발명의 유리한 설계 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1예시적인 실시예에 따르는 오일 필터 유닛을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 지지 요소를 나타내는 사시도로, 오일 필터 하우징의 출구와 대향하는 측이 관찰자를 향해 회전된다.
도 3은 도 2의 지지 요소를 나타내는 저면 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 따르는 지지 요소를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 X-X선을 따라서 지지 요소를 나타내는 단면도이다.
도 6은 자동차의 오일팬에 오일 필터 유닛을 설치한 상황을 나타내는 개략도이다.
도 7은 오일 필터 유닛의 지지 요소의 다른 설계 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7의 Y-Y 선을 따라서 지지 요소를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 제 2예시적인 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 10은 다수의 필터 매체 또는 필터층을 각각 갖는 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 유압 대체 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 지지 요소를 나타내는 사시도로, 오일 필터 하우징의 출구와 대향하는 측이 관찰자를 향해 회전된다.
도 3은 도 2의 지지 요소를 나타내는 저면 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 따르는 지지 요소를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 X-X선을 따라서 지지 요소를 나타내는 단면도이다.
도 6은 자동차의 오일팬에 오일 필터 유닛을 설치한 상황을 나타내는 개략도이다.
도 7은 오일 필터 유닛의 지지 요소의 다른 설계 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7의 Y-Y 선을 따라서 지지 요소를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 제 2예시적인 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 10은 다수의 필터 매체 또는 필터층을 각각 갖는 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 유압 대체 회로도이다.
본 발명에 따르는 오일 필터 유닛(1)은 도 1에 예시적인 방식으로 도시되어 있다. 오일 필터 유닛(1)은 하부 쉘(2) 및 상부 쉘(3)로 조립되는 필터 하우징을 포함한다. 하부 쉘(2) 및 상부 쉘(3)은 가령, 금속 또는 유리-섬유 강화 열가소성 플라스틱 재료, 예를 들어 유리-섬유 강화 폴리아미드로 구성될 수 있다. 상부 쉘(2) 및 하부 쉘(3)은, 바람직하게는 필터 매체를 클램핑하면서, 스크류(들) 및/또는 용접 및/또는 비드/크림프에 의해 주변에서 연결된다.
하부 쉘(2)은 여과될 유체용 입구를 구비하고, 상부 쉘(3)은 여과될 유체용 출구(5)를 구비한다. 오일 필터 유닛(1)의 출구(5)는 가령, 오일 운반 펌프(도시 생략)의 진공 커넥터에 연결된다.
입구(4)의 방향에서 보았을 때, 하부 쉘(2)과 상부 쉘(3) 사이에는 제 1필터 매체(6), 제 2필터 매체(7), 및 제 3필터 매체(8)가 서로 이격되도록 배치되고, 전술한 바와 같이 제 1, 제 2, 및 제 3필터 매체(6, 7, 8)는 오일 필터 유닛(1)의 고정 플랜지(16)들 사이에서 주변이 둘러쌓이는 방식으로 클램핑된다. 상기 필터 매체들은 오일 필터 유닛(1) 내에서 이격되도록 유지된다.
마찬가지로, 오일 필터 하우징의 고정 플랜지(16)들 사이의 주변에 유지되는 지지 격자는 참조 부호 9로 식별된다. 지지 격자(9)는 제 2필터 매체(7)를 수용하거나, 이 매체를 각각 지지하고, 제 1필터 매체(6)와 제 3필터 매체(8) 사이에서 이들 매체와 평행하도록 평면으로 연장된다.
지지 격자(9)의 제 1변형이 도 2 내지 도 4에 예시적인 방식으로 도시되어 있다.
지지 격자는 다수의 격자 개구(보다 상세하게 언급하지 않음) 및, 예를 들어 지지 격자(9)와 일체가 되도록 성형될 수 있는 지지 리브(10)를 포함한다. 지지 격자(9)는 2개의 유체 덕트(11, 12)를 수용하는 통로 개구(11a)를 더 포함한다. 제 1고정 칼라(13a) 및 제 2고정 칼라(15a)는 통로 개구(11a)의 영역에서 지지 격자(9)에 성형되며, 고정 칼라(13a)는 입구(4)와 대향하는 지지 격자(9)의 측면 상에서 연장되고, 고정 칼라(15a)는 출구(5)와 대향하는 지지 격자(9)의 측면 상에서 연장된다. 고정 칼라(13a, 15a)는 각각, 고정 칼라(13a) 및 고정 칼라(15a)의 공통 벽 부분에 의해서 서로 분리되는 통로 개구(11a)를 통해 유체 덕트(11, 12)를 규정한다.
통로 개구(11a)의 영역에서 지지 격자(9)는 격자 개구의 평면에서, 제 2필터 매체(7)용 고정 플랜지(14), 제 3필터 매체용 고정 플랜지(15)를 구성하는 고정 칼라(15a), 및 제 1필터 매체(6)용 플랜지(13)를 구성하는 고정 칼라(13a)를 포함한다.
플랜지(13, 14 및 15)는 각각 필터 매체(6, 7 및 8)의 상응하는 개구와 동일한 높이가 되도록 배치된다. 필터 매체(6, 7, 8)는 플랜지(13, 14, 및 15)에 접착 결합 및/또는 용접될 수 있다.
고정 칼라(13a)는 제 2필터 매체(7)로부터 제 1필터 매체(6)를 실질적으로 이격시키는 반면, 고정 칼라(15a)는 제 2필터 매체(7)로부터 제 3필터 매체(8)를 실질적으로 이격시킨다.
덕트(11)는 제 1 및 제 2필터 매체(6, 7)를 통해 바이패스 개구를 구획하고, 덕트(12)는 제 2 및 제 3필터 매체(7, 8)를 통해 바이패스 개구를 구획한다.
제 1 및 제 2필터 매체(6 및 7)는 제 1필터 챔버(67)를 부분적으로 포위하는 반면, 제 2필터 매체(7) 및 제 3필터 매체(8)는 제 2필터 챔버(78)를 부분적으로 둘러싼다.
유체 덕트(11)는 제 1 및 제 2필터 매체(6, 7)를 통해 제 2필터 챔버(78)내로 연장됨으로써, 제 1 및 제 2필터 매체(6, 7)용 필터 바이패스를 형성한다. 따라서, 입구(4)로 들어가는 유체는 제 1필터 챔버(67)를 건너서(bridging), 입구(4)로부터, 다시 말해서 여과없이, 제 2필터 챔버(78) 내로 보내진다.
유체 덕트(12)는 제 1필터 챔버(67)로부터 제 3필터 매체(8) 위의 오일 필터 하우징의 공간 내로 직접 연장됨으로써, 유체 덕트(12)는 제 1필터 챔버(67)와 출구(5) 사이에 무필터(filter-free) 유체 연결을 형성한다. 추가적인 여과없이 유체는 제 1필터 챔버(67)로부터 출구(5)로 나간다.
입구(4)를 통해 들어가는 유체는 유체 덕트(11)를 경유해 제 1필터 매체(6)를 건너서, 제 2필터 챔버(78)내로 직접 나간 후, 유체는 이 챔버 내에서 분배된다. 유체는 제 3필터 매체(8)를 통해서만 그로부터 오일 필터 유닛(1)의 출구(5)까지 추가적인 경로를 만들 수 있으며, 따라서, 상기 유체는 완전한 여과를 거친다. 제 2필터 챔버(78)로부터, 유체는 제 2필터 매체(7)를 통해 제 1필터 챔버(67)로 동시에 나갈 수 있다.
유체는 제 1필터 챔버(67)로부터 유체 덕트(12)를 통해 제 3필터 매체(8) 위의 공간 내로 직접 나갈 수 있다. 다시 말해서, 추가적인 여과없이 유체는 제 1필터 챔버(67)로부터 오일 필터 유닛(1)의 출구(5)까지 경로를 만들 수 있다.
제 1필터 매체(6)는 제 2필터 매체(7)보다 밀도가 낮고; 제 2필터 매체(7)는 제 3필터 매체(8)보다 밀도가 낮다.
고점도를 갖는 유체의 경우에, 다시 말해서 연소 엔진의 낮은 작동 온도에서, 또는 유체의 낮은 작동 온도에서, 유체는 입구(4)로부터 제 1필터 매체(6)를 통해 제 1필터 챔버(67) 내로, 이어서 그로부터 추가적인 여과없이, 유체 덕트(12)를 통해 배출구(5)까지 직접 경로를 만들 수 있다. 유체는 제 1필터 매체(6)를 통해 최소 저항의 경로를 취할 수 있다. 또한 유체는 입구(4)로부터 병렬로 제 2필터 챔버(78) 내로 직접, 이어서 그로부터 제 2필터 매체(7)를 통해 제 1필터 챔버(67) 내로 유동한다. 또한, 그와 병렬로, 제 2필터 챔버(78) 내로 들어가는 유체는 보다 미세한 제 3필터 매체(8)를 통과할 수도 있다.
모든 필터 매체(6, 7, 8)는 병렬로 관류되며, 유체의 온도가 증가하고 유체의 점도가 감소함에 따라, 보다 미세한 필터 매체 또는 보다 낮은 투과도의 필터 매체는 각각 더욱 강렬하게 관류된다. 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛(1)은, 필터 매체의 미세도에 대한 각각의 선택이 주어지면, 각 등급의 점도에 대해 가능한 가장 짧은 관류 경로를 제공한다. 원칙적으로, 필터 바이패스 또는 필터 바이패스를 형성하는 유체 덕트는 필터 어셈블리의 평면 내에 다수 존재할 수도 있다. 이것은 무엇보다 필터 하우징이 다수의 입구 및/또는 출구를 갖는 경우에 유리하다.
도 3 내지 도 5에 따르는 지지 격자(9)의 변형의 경우에, 유체 덕트(11 및 12)는 지지 격자(9)의 단일 통로 개구(11a) 내에 구성된다. 이미 전술한 바와 같이, 유체 덕트(11 및 12)는 각각 지지 격자(9)를 통해 별도의 통로 개구를 형성할 수 있다. 이와 관련해서 도 7을 참조하면, 지지 격자가 참조 부호 19로 제공되고, 입구(4)로부터 제 2필터 챔버 내로의 유체 덕트는 참조 부호 111로 제공되며, 제 1필터 챔버(67)로부터 입구(4)까지의 유체 덕트는 참조 부호 112로 제공된다. 플랜지는 참조 부호 114 및 115에 의해 식별된다.
도 6은 자동차의 오일팬(26)에 오일 필터 유닛(1)을 설치한 상황을 나타낸다. 오일 필터 유닛(1)이 자동차의 오일팬 외부에 개별 유닛으로서 배치되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
오일팬(26)은 변속기 오일팬 또는 모터 오일팬으로서 구성될 수 있다.
오일팬(26)은, 예를 들어 상기 오일 필터 유닛(1)의 고정 요소(18)가 유지 웹(24) 상에 위치되는 용기 공간을 구획하는 것으로, 감싸는 유지 웹(24)을 포함한다. 연결은 나사 결합, 접착 결합 또는 용접에 의해서 달성될 수 있다. 유지 웹(24) 내에는 유입 개구(25)용 간극이 있으며, 오일팬(26) 내의 유체는 유입 개구(25)로부터 오일 필터 유닛(1) 아래의 용기 공간(23) 내로 들어갈 수 있다.
도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 오일 필터 유닛(1)을 갖는 상부 쉘(3)은 가령, 제 3필터 매체(8)용 추가 지지 리브(17)를 가질 수 있다.
이제 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛(1)의 추가 예시적인 실시예가 도시되어 있다.
이 예시적인 실시예에서 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 제공된다. 도 9에 따르는 예시적인 실시예는 도 1에 따르는 예시적인 실시예와 실질적으로 상응하며, 차이점은 오일 필터 유닛(1)이 추가 필터 매체로서 제 4필터 매체(27)를 포함하는 것이다. 이 필터 매체는 오일 필터 하우징 내에서 제 1필터 매체(6) 아래에 평행하게 연장되고, 그로부터 이격되어 있다. 서수 "제 1, 2, 3"은 입구(4)로부터 출구(5)까지의 방향에서 공간적으로 순서대로 배치되는 필터 매체에 대한 그들의 순서를 말한다. 전술한 예시적인 실시예의 경우에, 제 4필터 매체는 입구(4)에 가장 근접하지만, 상기 제 4필터 매체는 상기 출구(5)에 가장 근접하게 배치될 수도 있다.
전술한 예시적인 실시예의 경우에, 제 4오일 필터 매체(27)는 제 1필터 매체(6)보다 거칠고, 제 1필터 매체(6)는 이어서 제 3필터 매체(8)보다 거칠다.
제 1필터 매체(6)을 통해서, 제 4필터 매체(27)는 오일 필터 하우징 내에서 제 3필터 챔버(276)를 구획한다. 또한, 제 4필터 매체(27) 및 제 1필터 매체(6)를 관통하는 제 3고정 칼라(28)가 추가로 제공되며, 이 칼라는 제 1필터 매체(6) 및 제4필터 매체(27)와 서로 이격되어 있다. 제 3고정 칼라(28)는 제 1필터 챔버(67) 내로 개구되고 제 4필터 매체(27) 및 제 1필터 매체(6)용 필터 바이패스를 형성하는 제 3유체 덕트(29)를 형성한다.
입구 영역에서 하부 쉘(2)은, 오일 필터 하우징(1) 내로 돌출되고 제 4필터 매체(27)와 하부 쉘(2)을 서로 이격시키는 지지 칼라(30)를 추가로 구비한다. 지지 칼라(30)는 제 4필터 매체(27)가 고정되는 것으로, 감싸는 플랜지(31)가 제공된다. 제 4필터 매체(27)의 개구는 입구(4)와 정렬됨으로써, 초기에 여과되지 않은 유체는 입구(4)를 통해서 제 3필터 챔버(276)로 나간다. 고점도 및 그에 상응하여 낮은 작동 온도를 갖는 유체의 경우에, 유체는 제 4필터 매체(27)를 통과하고, 추가적인 여과없이 덕트(29)를 통해 제 1필터 챔버(67)로 나갈 수 있다.
도면에서 미세 점선은 유체의 잠재적인 유로를 도시한다.
추가로, 여과되지 않은 유체는 제 1필터 챔버(67)로부터 덕트(12)를 통해 출구(5)로 나간다. 점성이 증가함에 따라, 유체 덕트(11)를 통해 제 2필터 챔버(78)로 나가는 유체 역시, 제 2필터 매체(7)를 통해 제 1필터 챔버(67)로 들어가며, 결과적으로 보다 미세한 여과 단계를 거친다. 다시 추가적인 여과없이 제 1필터 챔버(67)로부터의 유체는 덕트(12)를 통해 출구(5)로 나간다. 유체의 점도가 더욱 증가함에 따라, 유체는 제 3필터 챔버(276)로부터 덕트(11)를 경유해 제 2필터 챔버(78)로, 이어서 그로부터 상기 유체가 가장 미세한 여과를 거치는 제 3필터 매체(8)를 통해서 제 3필터 매체(8) 위의 공간 내로 가며, 따라서 추가적인 여과없이, 이어서 출구(5)로 나간다.
전술한 원리는 가령, 도 10의 유압 대체 회로도에 표시된 바와 같이, 다수(N)의 필터 매체를 포함하도록 확장될 수 있다.
도 10에 따르는 대체 회로도는 상당히 단순화되어 있다. 여기서 필터 매체(6, 7, 27)는 각각의 참조 부호를 구비하며, "N"은 유압적인 면에서 병렬로 배치되는 임의 수의 필터 매체를 말한다. 필터 매체의 유압 회로는 다수의 필터 매체 중 적어도 하나가 입구(4)와 출구(5) 사이에서 직렬로 배치되는 반면, 각 추가 필터 매체는 병렬로 관류될 수 있도록 선택된다. 회로도에서 유체 덕트(11, 12, 29 및 N)는 각각 트로틀(throttle)로서 도시되어 있으며, 이때 필터 매체의 수가 N 인 경우에, 유체 덕트의 수는 N-1이다.
본 발명에 따르면, 작은 압력 손실 및 오염물을 흡수하기 위한 증가된 용량으로 상이한 유체의 압력 범위 및 점도에 대해 상이한 필터 매체가 제공된다. 특히 오염물을 흡수하기 위한 본 발명에 따르는 오일 필터 유닛의 용량 증가로 인해, 필터 매체의 수만큼 필터 면적이 증가되는 결과를 가져온다. 본 발명에 따르면, 필터 매체의 연속화(cascading)는 유체의 하나의 유동 나사(flow thread)가 필터 단의 수에 관계없이, 단일 필터 매체만을 통과해야 하는 방식으로 제공된다. 이 필터 매체를 통과할 경우, 다른 모든 필터 매체를 우회하여 출구(5)로 가는 직접적인 경로가 있다.
1 오일 필터 유닛
2 하부 쉘
3 상부 쉘 4 입구
5 출구 6 제 1필터 매체
7 제 2필터 매체 8 제 3필터 매체
9 지지 격자 10 지지 리브
11a 통로 개구 11, 12 유체 덕트
13a 제 1고정 칼라 13, 14 플랜지
15a 제 2고정 칼라 15 플랜지
16 오일 필터 유닛의 고정 플랜지 17 지지 리브
18 고정 요소 19 지지 격자
23 용기 공간 24 유지 웹
25 유입 개구 26 오일팬
27 제 4필터 매체 28 제 3고정 칼라
29 유체 덕트 30 지지 칼라
31 플랜지 67 제 1필터 챔버
78 제 2필터 챔버 276 제 3필터 챔버
3 상부 쉘 4 입구
5 출구 6 제 1필터 매체
7 제 2필터 매체 8 제 3필터 매체
9 지지 격자 10 지지 리브
11a 통로 개구 11, 12 유체 덕트
13a 제 1고정 칼라 13, 14 플랜지
15a 제 2고정 칼라 15 플랜지
16 오일 필터 유닛의 고정 플랜지 17 지지 리브
18 고정 요소 19 지지 격자
23 용기 공간 24 유지 웹
25 유입 개구 26 오일팬
27 제 4필터 매체 28 제 3고정 칼라
29 유체 덕트 30 지지 칼라
31 플랜지 67 제 1필터 챔버
78 제 2필터 챔버 276 제 3필터 챔버
Claims (15)
- 흡입-유동 필터 유닛 특히, 변속기 오일 필터 유닛 또는 모터 오일 필터 유닛과 같은 내연 기관용으로 입구(4) 및 출구(5)를 갖는 오일 필터 하우징을 구비하는 오일 필터 유닛(1)에 있어서,
상기 오일 필터 하우징 내에는 하나 이상의 제1 및 제 2필터 챔버(67, 78)를 구획(delimiting)하도록 서로 이격되도록 배치되는 하나 이상의 제 1, 제 2 및 제 3필터 매체(6, 7, 8)를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2필터 매체(6, 7)는 상기 입구(4)와 상기 제 2필터 챔버(78) 사이 또는 상기 입구(4)와 추가 필터 챔버 사이에서 무필터(filter-free) 유체 연결을 형성하는 제 1필터 바이패스를 가지며,
상기 제 2 및 제 3필터 매체(7, 8)는 상기 제 1필터 챔버(67)와 상기 출구(5) 사이에서 무필터 유체 연결을 형성하는 제 2필터 바이패스를 가지고,
제 1 및 제 2고정 칼라(13a, 15a)를 갖는 하나 이상의 지지 요소가 제공되며,
상기 제 1고정 칼라(13a)는 상기 제 1 및 제 2필터 요소(6, 7)를 서로 이격시키고, 상기 제 2고정 칼라(15a)는 상기 제 2 및 제 3필터 매체(7, 8)를 서로 이격시키는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항에 있어서,
2개 이상의 상기 필터 챔버(67, 78)가 바로 인접해 있고,
상기 필터 매체(6, 7, 8)들 중에서 적어도 하나를 통해서 서로 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지 요소는 지지 격자(9)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 지지 요소는 상기 필터 챔버(67, 78)들 중 적어도 하나 내부로 연장되는 지지체를 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,
상기 필터 매체(6, 7, 8)는 각각 서로 상이한 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한항에 있어서
상기 제 2필터 매체(7)는 상기 제 1필터 매체(6)보다 미세한 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한항에 있어서,
상기 제 3필터 매체(8)는 상기 제 2필터 매체(7)보다 미세한 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한항에 있어서,
상기 입구(4)로부터 상기 출구(5)까지 관류 방향(perfusion direction)에서 보았을 때, 상기 필터 챔버(67, 78)는 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한항에 있어서
상기 고정 칼라(13a, 15a, 28)는 각각 상기 필터 매체(6, 7, 8)에서 하나의 개구를 구획하며,
상기 제 1고정 칼라(13a)는 상기 제 1필터 바이패스를 형성하고,
상기 제 2고정 칼라(15a)는 상기 제 2필터 바이패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2고정 칼라(13a, 15a)는 상기 지지 요소를 통해 통로 개구(11a)의 일부를 형성하고,
상기 각 고정 칼라(13a, 15a)는 상기 통로 개구(11a)를 통해 하나의 유동 덕트(11, 12)를 구획하는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한항에 있어서,
상기 각 고정 칼라(13a, 13b)는 상기 지지 요소를 통해 하나의 통로 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한항에 있어서,
추가 필터 매체(27)가 제공되는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 제 12항에 있어서,
상기 추가 필터 매체로서의 상기 제 1 및 제 4필터 매체(6, 27), 또는 상기 추가 필터 매체로서의 상기 제 3 및 상기 제 4필터 매체(8, 27)는 제 1 및 제 4필터 매체(6, 27)를 서로 이격시키는 제 3고정 칼라(28)에 의해 형성되는 제 3필터 바이패스를 갖는 것을 특징으로 하는 오일 필터 유닛.
- 유체 필터로서,
하나의 입구 및 하나의 출구를 갖는 하우징;
제 1개구를 갖는 제 1필터 매체;
제 2개구를 갖는 제 2필터 매체;
제 3개구를 갖는 제 3필터 매체;
상기 제 1 및 제 2필터 매체를 이격시키는 제 1고정 플랜지;
상기 제 1 및 제 3필터 매체를 이격시키는 제 2고정 플랜지; 및
상기 제 2 및 제 3필터 매체를 이격시키는 제 3고정 플랜지를 포함하고,
상기 제 1 및 제 3고정 플랜지는 상기 입구로부터 상기 제 2 및 제 3필터 매체 사이의 공간까지 유체 덕트를 형성하고, 상기 제 2 및 제 3고정 플랜지는 상기 제 1 및 제 2필터 매체 사이의 공간으로부터 상기 출구까지 유체 덕트를 형성하는 유체 필터.
- 제 14항에 있어서, 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한항의 특징을 갖는 유체 필터.
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