KR920004203B1 - 플라스틱 유체필터 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

플라스틱 유체필터 및 그의 제조방법
제 1 도는 재래의 스핀-온(spin-on)이고 디스포서블(disposable)형식이며, 항공용으로서, 금속으로 된 유체필터의 분해 배열된 사시도.
제 2 도는 본 발명에 따른 플라스틱 필터 하우징(housing)측면의 부분적 단면도.
제 3 도는 본 발명에 따른 필터에 사용되는 플라스틱 밀폐부재(closure member)의 평면도.
제 4 도는 본 발명에 따른 필터에 사용되는 플라스틱 밀폐부재의 저면도.
제 5 도는 밀폐부재측면의 부분적 단면도.
제 6 도는 제 5 도에 나타낸 단면부분의 확대도.
제 7 도는 제 3 도에 나타낸 플라스틱 밀폐부재의 저면도.
제 8 도는 제 7 도에 나타낸 금속삽입물(insert)의 저면도.
제 9 도는 제 8 도에 나타낸 급속삽입물 측면의 부분적 단면도.
제 10 도는 본 발명에 따른 유체필터의 부분단면을 보인 입면도.
제 11 도는 본 발명에 따른 유체필터의 다른 실시예에 대한 저면도.
제 12 도는 본 발명에 따른 유체필터의 다른 실시예에 대한 측면의 단면도.
제 13 도는 본 발명에 따른 유체필터의 또 다른 실시예에 대한 측면의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 210 : 필터 12, 80 : 하우징
14, 81 : 원통형 측벽 16, 95 : 필터 엘리먼트
18, 236 : 중심내관 20, 22 : 말단부 캡
24 : 엘리먼트 가이드 26, 82 : 밀폐단
28, 84 : 개구단 30 : 마구리판
32 : 리테이너 34, 36 : 개구부
40 : 밀봉 가스킷 42 : 홈
44 : 밀봉편 46 : 필터 설치대
50 : 오일유통구 52 : 나사구멍
54 : 스터드나사 55 : 내공(內空)
56 : 항유출백 밸브(ADB밸브) 58 : ADB 스프링
59 : 릴리프밸브스프링 리테이너 60, 216 : 압력릴리프밸브 어셈블리
70 : 부착 장치 86 : 오목부
88 : 탭 90 : 구멍
본 발명은 유체필터, 이를테면 디스포서블(disposable)형식의 오일필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 및 항공기 엔진에 사용되는 오일필터의 형식은 "스핀-온(spin-on)"이며 금속성으로, 디스포서블 형식이다.
이 필터는 대량 생산하는데 비교적 비용이 덜 들고 설치 및 교체가 용이하다. 종래의 "스핀-온"이며 디스포서블 형식의 유체필터를 제 1 도에 나타내었고 숫자 10으로 표시하였다. 이 유체필터(10)는 원통형측벽(14)을 갖는 금속하우징(housing : 12), 필터랜치(도시되지 않음)와 함께 작용하는 육각너트의 부착장치(70)를 갖는 성형된 밀폐단(26), 그 반대쪽의 개구단(28)을 포함한다. 금속하우징(12)은 다이 등의 미국특허번호 제4,541,265호에 기술된 도면 및 아이언잉과정(ironing process)에 따라 제조될 수 있다.
제 1 도에 나타낸 금속하우징(12)은 특별히 항공용으로 적합하다. 즉, 미국연방규정은 금속하우징(12)의 밀폐단(26)위에 형성된 탭(71)과 필터설치대(filter mount : 46)간에 추가적으로 와이어연결을 하여서 비록 작동중에 필터가 느슨하게 되더라도 필터설치대(46)로부터 빠져나가지 않도록 해주는 항공용 필터를 요구한다.
유체필터(10)는 또한 관통된 중심내관(18) 주변에 위치하고 말단부캡(20),(22)과 접하며 엘리먼트 가이드(24)에 의해 금속하우징(12) 내부에 위치한 필터 엘리먼트(16), 두꺼운 금속성 마구리판(30) 및 리테이너(retainer : 32)를 포함한다. 마구리판(30) 및 리테이너(32) 각각은 유체필터(10)에 오일을 흐르게 하는 개구부(34 및 36)를 포함한다. 이 금속하우징(12) 및 마구리판(30)/리테이너(32) 조합을 알려진 용접공정(항공에 적용), 또는 죔(clinching)공정(자동차에 적용)으로 개구단(28)에 결합시켜 그 사이에서의 누출을 방지하는 이음매를 만든다. 탄력있고 환형인 밀봉 가스킷(40)이 리테이너(32) 위에 형성된 환형의 홈(42)안에 있으며 이 가스킷(40)은 필터 설치대(46) 위에 편평한 밀봉편(44)과 함께 작용한다. 필터 설치대(46)는 엔진(48)위에 형성되며 오일유통구(50)를 포함한다. 나사구멍(52)은 마구리판(30)의 중심에 위치하여 필터설치대(46)에 장비된 스터드나사(54)를 받는다. 스터드나사는 내공(內空)(55)을 포함한다. 이 필터(10)는 또한 항유출 백 밸브(antidrain back valve, ADB : 56), ADB 스프링(58), 릴리프밸브스프링 리테이너(59) 및 압력릴리프밸브 어셈블리(60)를 포함하고 이 어셈블리(60)는 압축 스프링(62), 피스톤 지지체(64)와 피스톤(66)을 포함한다. 종래의 압력릴리프밸브 어셈블리에 대한 실례가 미국특어번호 제 4,497,706호에 기술되었다. 이 유체필터(10)를 엔진(48)위에 장치하려면, 필터(10)를 나사구멍(52)을 통해 스터드 나사(54)를 시계방향으로 돌리고, 제거하려면 필터렌치(wrench)를 부착 장치(70)에 맞물리게 하고 반시계방향으로 돌린다. 정상적으로 작동중에 오일은 엔진(48)으로부터 필터 설치대(46)에 있는 오일유통구(50)를 통과하여, 리테이너(32)및 마구리판(30)에 각각 형성된 개구부(36, 34)로 들어가고, ADB 밸브(56)주변에서 화살표 A 방향으로 약간의 난류를 형성하면서 필터 엘리먼트(16), 중심내관(18), 나사구멍(52)을 통과해서, 스터드 나사(54)의 내공(55)으로 들어가, 엔진(48)으로 되돌아 가게 된다. "바이패스(by pass)"상태에 있어서는, 압력릴리프밸브 어셈블리(60)에서의 오일 압력이 미리 정한 수치를 넘게 되면, 오일은 그 어셈블리(60)를 통해서 곧바로 중심내관(18)으로 흐르고, 그것에 의해 필터 엘리먼트(16)를 우회하여 엔진(48)으로 되돌아가게 된다. 이와 같은 종래의 금속성이며, 스핀-온인 디스포서블 필터에서 흔히 계속 일어나는 문제를 검토하면, 첫째, 작동중 발생하는 높은 압력 때문에 필수적으로 이와 같은 압력을 견디어낼 수 있는 두께와 강도를 갖는 금속을 사용하여 필터 설치대(46), 특히 마구리판(30)에 필터(10)를 부착시키는 구역을 마련해야 한다. 당연히, 필터 설계사으로 부착구역에는 두껍고 단단한 금속의 사용이 필요하므로 그 결과 원자재 및 제조 비용이 상승한다.
둘째, 여과공정의 구성성분, 즉 필터엘리먼트(16) 및 그와 관련된 점착물등의 총 원자재 비용은 필터(10)에 드는 총원자재 비용의 1/3보다 적으며 나머지 1/3은 비여과공정의 구성성분, 즉 밀봉가스킷(40), 마구리판(30)등에 관련된 비용이다. 이와 같은 비용비(比)의 불균형에 기인하여, 비여과공정의 구성성분에 드는 비용을 최소화하는 것이 요망된다.
셋째, 종래의 유체필터(10)는 여러부분, 이를테면 스터드나사(54) 및 나사구멍(52)같은 여러부품에 대한 기계가공 또는 절삭가공이 필요하다. 절삭칩 또는 버르(burr)의 흔적을 남기지 않고 양질의 나사를 갖는 부피가 큰 유체필터를 생산하려는 목표는, 산업계에 장기간의 심각한 문제를 야기하였다.
넷째, 개구부(34)는 축을 갖는데 그것은 필터(10)의 세로축에 대해 실질적으로 평행하다. 그와 같은 개구부(34)는 ADB밸브(56) 및 ADB 스프링(58)과 함께 결착되어 높은 비층류가 발생하고 초기의 압력의 제한이 높아지게 되는 양식으로 오일을 흐르게 한다.
다섯째, 마구리판(30)/리테이너(32) 조합을 복합한 죔 공정 또는 용접공정으로 결합하여야 하므로 제조시 비용이 비싸진다. 따라서, 상기한 유체필터(10)는 반드시 부착구역에 비교적 두꺼운 금속을 사용하여야 하고, 제조시 비용이 비싸고, 제조가 어렵고, 층류가 흐르지 못하게 할 것을 요구한다.
1985년 10월 25일 출원한 양수인의 동시 계류출원 제791,353호 "유체필터 및 필터설치대와 관련하여 밀봉 상태로 부착하는 방법"은 더욱 쉽게 설치되고 제거될 수 있는 유체필터를 제시하였고, 그 필터 및 필터설치대에 고정장치(interlocking means)를 포함하였다. 이 고정장치는 각각 필터 및 필터설치대에 형성된 여러쌍의 플랜지를 포함하지만 이 유체필터 역시 알려진 유체필터들이 갖는 결점을 충분히 극복하지는 못했다.
첫째, 상기의 필터를 설치한 종래의 필터 설치대를 개장(改裝)하기 위해 어댑터를 사용한다면, 어댑터도 역시 기계가공되어야 하므로, 결과적으로 그 부분에 비용이 많이 들게 된다.
둘째, 필터 하우징은 필터설치대에 대해 밀봉하는 밀봉링이 적당히 포함된 구역을 고정장치 구역내에 만들어야 한다. 이와 같은 밀봉링 리테이너를 만드는 것은 어렵고, 노동집약적이다.
셋째, 이 밀봉장치는 "당장 손에 넣을 수 있는(off the shelf)"일반적인 밀봉장치가 아니라 비싼 "사각(quad)" 밀봉장치이다.
넷째, 플랜지 형태의 고정장치는 롤(roll) 형태로 기계가공되고, 금속 하우징에 놓여서 금속하우징에 용접되어야 되는데 이와 같은 모든 단계는 노동집약적이다.
다섯째, 이 필터는 여전히 구성성분의 수가 많으므로, 제조단계 및 바용이 증대하게 된다.
여섯째, 압력릴리프밸브 에셈블리 및 ADB 밸브 구성성분들은 금속으로 기계가공되며 조립하는데 복잡하다.
그러므로, 금속으로 제조하면, 상기 선행발명은 구성성분의 제조 및 조립부분품 운영 모두에 문제점을 나타낸다. 상기한 유체필터중 그 어느것도 이와 같은 결점들을 극복한 본 발명의 신규성을 갖지 못한다.
본 발명의 목적은 마구리판/리테이너 조합품 및 엘리먼트 가이드를 제거하여 구성성분이 감소된 유체필터를 제공하는 것으로서, 잠재적으로 더 작고 가벼운 필터를 제공하여 제조설계를 더 자유롭게 하여 주는데 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은 , 비여과 구성성분들이 재래와 같은 금속이 아니고 비용이 덜드는 플라스틱으로 제조된 유체필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 유체필터의 구성성분들을 기계가공 또는 절삭가공을 하지 않고 대신 플라스틱 수지를 사출 성형시켜 제조하는 유체필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 , 밀폐부재(closure member) 및 필터설치대에 부착된 결합필터에 용이하고 신속하게 부착시킬 수 있는 플라스틱 유체필터 하우징을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 간단하며 최소한의 구성성분 및 단계를 각기 포함하고, 그것으로 인하여 비용의 절감, 자동화, 대량생산을 확실하게 하여주는 유체필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 층류를 촉진시키고 냉각효과를 증가시켜주는 유입구를 갖는 유체필터를 제공하는데 있다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 종래의 비교적 값비싼 용접공정 대신에 값싼 "회전-용접(spin-welding)" 공정을 이용함으로써 비용을 많이 들이지 않고 제조할 수 있는 유체필털를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적을 이루기 위하여 다음과 간은 유체필터 및 그의 제조방법을 마련하였다. 본 유체필터는 개구단 및 밀폐단을 갖는 플라스틱 하우징, 하우징 안의 필터 엘리먼드, 하우징 안에 형성되어 하우징의 개구단과 연결된 구멍을 갖는 플라스틱 밀폐부재를 포함한다.
하나의 실시예로, 보완적이며, 방사상으로 상호 맞물리는 고정장치를 하우징 및 밀폐부재 위에 형성시켜서 하우징과 밀폐부재를 맞물리게 하였다. 고정장치도 역시 플라스틱으로 제조하였다. 밀폐부재는 유통공(flow hole)을 포함하며 이 유통공의 측은 하우징 축의 세로축에 대해 바깥쪽으로 구부러져 있다. 하나의 방법은 플라스틱 하우징과 플라스틱 밀폐부재의 사출성형 단계 및 이 두 구성성분을 함께 회전용접하는 단계를 포함한다. 다른 방법은 상기 고정장치를 하우징 및 밀폐부재 양쪽 위에 형성시켜서 상호 맞물림으로 하우징 및 밀폐부재를 연결하는 방법을 포함한다. 어느 방법이든지, 결합된 필터는 필터설치대 위에서 회전 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점의 일부는 후기하여 밝히고, 또는 본 발명을 실시함으로써 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 첨부된 특허의 장치 및 그 결합을 이용하여 알 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 제 2 도 내지 제 13 도와 관련하여 기술하고자 한다. 제 10, 12 및 제 13 도에 잘 나타났듯이, 본 발명에 따른 필터는 일반적으로 하우징, 설치판 또는 밀폐부재, 압력 릴리프 밸브, ADB 및 필터 엘리먼트를 포함하는 것으로서 그 각각을 상세히 기술하겠다.
제 2 도는 본 발명에 따르는 하우징(80)을 구체화한 도면이다. 이 하우징(80)은 상기한 재래의 금속 하우징(12)과 같이 원통형 측벽(81), 밀폐단(82) 및 개구단(84)을 포함하지만 특별히 플라스틱으로 사출성형하여 하나로 된(one-piece) 부재라는 점에서 재래의 금속 하우징(12)과는 다르다. 플라스틱으로는 브렌트우드에 위치한 코말로이 인터내셔널사에서 판매하는 폴리아마이드중합체인 HILOYTM610, 또는 DE 19898의 윌밍톤에 위치한 듀퐁 컴패니에서 판매하는 TN37017 또는 ZYTELTM7743L(나일론 66)과 같은 나일론 기초의 수지을 사용하며, 유체필터가 받는 반복된 온도 및 압력의 순환을 견딜 수 있기만 하면 다른 플라스틱 제품도 사용할 수 있다. 플라스틱은 투명이거나 착색될 수 있으며 투명한 플라스틱은 품질검사하는 동안 내부를 볼 수 있고 사용하는 동안 필터가 어느정도 불결한지 알 수 있는 장점이 있다.
밀폐단(82)은 몇몇 알려진 필터렌치 부착장치(70)중 하나, 이를테면 톱니모양의 사각형태의 오목부(86)를 포함하며 이와 유사한 형태의 렌치를 받도록 형성될 수 있다. 오목부(86)를 성형하면 캔(CAN)의 전체 길이가 축소되므로 오늘날 자동차의 전장을 소형화하려는 노력에 도움이 된다. 이와 달리, 제 1 도에 나타낸 것과 같이 부착장치(70)로서 외부육각형 너트를 하우징(80)과 일체로 형성할 수도 있다. 만약 외부 육각형 너트 부착장치가 형성되면, 제 1 도에 나타낸 필터에 비해 체적이 조금 더 커지지만 외부면적은 동일하다.
이 부착장치(70)를 일체로 형성할 수 있는 능력으로 인해 비용이 더욱 절감되었다. 즉, 금속 하우징(12) 위에 부착장치(70)를 레이저(LASER) 용접하는 재래의 부착단계가 제거되었다. 더우기, 계속 반복하여 있는 톱니모양의 모서리(edge)는 필터를 손으로 장치하고 제거하는 기술에서 공지된 바대로 사용될 수도 있다. (데커 등의 미국특허번호 제3,265,213호 참조) 결국, 필터를 제거하는데 재래의 스트랩 렌지(strap wrench)를 사용할 수 있다. 구멍(hole : 90)이 있는 외부 탭(88)을 밀폐단(82)에 형성시켜서 상기한 항공용 필터에 필요한 부가적인 와이어 연결을 할 수 있게 하였다. 이와 같은 텝(88)은 자동차용 필터에는 필요하지 않다. 비록 제 2 도에 항공용 필터를 나타냈지만, 본 발명은 자동차 및 다른 유체필터 적용물에도 동일하게 적용될 수 있다. 항공용 필터와 자동차용 필터 사이의 근본적인 차이는 파열의 문제와 관련이 있다. 일예로, 자동차용 필터는 약 300psi 압력에서 작동하지만, 반면에 항공용 필터는 500psi 압력에서 작동하므로 항공용 필터는 더 두꺼운 측벽의 하우징이 요구된다. 그러나, 각각의 내부구조, 이를테면 필터엘리먼트는 통상 동일하다. 이 하우징(80)의 개구단(84)에는 약간 테이퍼진 가장자리(85)에 있어서 하기와 같이 하우징(80) 및 밀폐부재(100)의 회전-용접 연결을 용이하게 하여준다. 또한 이 하우징(80)은 하우징(80)의 밀폐단(82)과 관련된 필터엘리먼트(95)의 위치를 정하고 미리 적재하는 수단(92)를 가질 수 있다. 이 수단(92)은 밀폐단(82)의 내부를 따라 일체로 형성된 하나 이상의 돌출부(94)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기한 재래의 엘리먼트 가이드(24)를 제거할 수 있으며, 이것으로 인하여 제조비용이 절감되고 조립을 신속히 할 수 있다. 원한다면 다른 방법으로서, 재래의 엘리먼트 가이드를 대신 쓸 수 있다. 제 3 도 내지 제 7 도에 하우징(80)의 개구단에 사용되는 밀폐부재(100)를 도해하였다. 이 밀폐부재(100)는 하우징(80)에서 처럼 사출성형시켜 하나로 된 플라스틱 부재이다. 이플라스틱으로는 상기한 HILOYTM, 또는 ZYTELTM또는 그 외의 적당한 플라스틱을 재차 사용할 수 있다. 밀폐부재(100)는 중심구멍(102)을 포함하고, 이 중심구멍(102)은 제 4 도에 109번으로 나타냈듯이 나사홈을 낼 수 있거나, 상세히 후기하듯이 금속 삽입부(13)를 받을 수 있도록 제작할 수 있다. 제 3 도, 제 5 도 및 제 6 도에 잘 나타나듯이, 밀폐부재(100)의 상부는 다수의 유체의 유입구(104)를 포함하며, 일부는 밀폐부재를 관통한다. 각각의 축이 금속 하우징(12)의 세로축에 대해 평행한 재래의 개구부(34, 36)와는 대조적으로 유입구(104)를 오일이 흐르는 방향으로 유리하게 각도를 갖도록 의도적으로 형성하였다. 즉, 유입구(104)가 오일이 흐르는 방향 및 하우징(80)의 세로축방향에 대해 바깥쪽으로 각을 이루는 "B"축(제 6 도)을 가져서, 제 12 도와 관련하여 하기하듯이 ADB 밸브(218)와 함께 효과적으로 오일 흐름의 제한을 감소시키며 더 좋은 층류를 이루게 한다. 결과적으로, 난류의 생성이 감소되며 오일의 냉각이 개선된다.
제 3 도 및 제 6 도에서 보듯이, 각각의 유입구(104)는 원형부분(106)을 충분하게 포함하고, 이것은 밀폐부재(100)를 관통하며, 똑바로 선 반원벽(108)과 안쪽으로 접하고, 경사진 반원벽(11)과 바깥쪽으로 접한다. 이 경사진 반원벽(11)은 부채꼴 모양의 오목부(112)로 통한다. 각각의 유입구(104)는 환상(環狀)의 제 1 차 양각(raised)링(116)과 경계를 짓는 방사상립(rib)(114)에 의해 인접한 유입구(104)와 분리된다. 환상의 제 1차 양각링(116)은 환상홈(118)의 바깥쪽으로 접하며, 이것은 환상의 제 2 차 양각링(12)과 바깥쪽으로 접한다.
특히, 제 4 도 및 제 7 도에 나타냈듯이, 밀폐부재(100)의 하부는 평면(126)에 형성된 홈(122)을 포함하며, 이것은 재래의 분리형 밀봉 가스킷(124)을 받는다. 이 밀봉가스킷(124)은 필터를 필터설치대(46) 위에서 회전시키면 밀폐부재(100)와 필터설치대(46)간에 밀봉되는 효과를 준다. 제 4 도에 나타냈듯이 플라스틱으로 된 중심구멍(102)을 번호 109 상태로 나사깍기하는 대신, 제 8 내지 제 9 도에서와 같이 금속 삽입부(insert : 130)를 사용하는 것이 더 좋다. 그와 같은 삽입부(130)는 금속으로 제조하고, 밀폐부재(100)가 성형되면 나사홈을 만들어 그 밀폐부재(100)에 결합시킨다. 상기 하였듯이 항공용 필터에는 더 큰 파열압력이 요구되기 때문에 항공용으로 응용하는데 금속 삽입부(130)를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
금속 삽입부(130)는 중심구멍(135) 주위로 다수의 구멍(134)이 형성되어 있는 플랜지부분(132)을 포함하며, 상기 구멍(134)은 밀폐부재(100)를 성형하는 동안 플라스틱의 일부를 받아서 밀폐부재(100)에 대해 금속 삽입부(130)가 고정되도록 지탱하여 준다. 또한, 금속 삽입부(130)는 플랜지 부분(130)으로부터 쭉 뻗은 원통형 베이스(base : 136)를 포함하며, 일단 밀폐부재(100)가 형성되기만 하며 이 베이스(136)를 밀폐부재(100)안에 있는 중심구멍(102)에 끼운다.
상기한 바와 같이, 밀폐부재(100)는 하우징(80)의 개구단(84)을 닫기 위한 하나로 된 부재이다. 이것으로서 재래의 두껍고 금속성이며 기계가공된 마구리판(30)을 보다 더 가볍고, 사출성형된 플라스틱 부재로 대체할 수 있으며, 제조비용이 절감되고 조립을 더욱 신속하게 할 수 있다. 알려진 압력 및 온도순환을 견딜 수 있는 필터를 제공하는 한 이와 같은 장점들을 달성할 수 있다.
제 10 도는 본 발명에 따른 플라스틱 하우징(80)과 플라스틱 밀폐부재(100)를 짝지워서 하나의 필터(210)를 이루게 하는 방법에 대한 도해이다. 테어퍼진 가장자리(85)를 환상의 제 1 차 양각링(116)과 환상의 제 2 차 양각링(120) 사이에 있는 환상의 홈(118)에 위치시킨 후 밀폐부재(100)를 마찰이 생기도록 화살표 "C" 방향으로 고속회전시키면 테이퍼진 가장자리(85)및 환상의 홈(118)이 연하게 되면서 이 플라스틱 부재들을 합병시킨다. 이방법은 "회전용접"으로 알려져 있으며, 필터를 제조하는데 이외의 분야에서 사용하여 왔다. 그 접합부가 일단 냉각되기만 하며, 하우징(80)위에 밀폐부재(100)를 영구히 지탱하여 주며 그 사이에는 밀봉을 형성하게 된다.
이후, 필터(210)는 상기한 재래의 필터(10)와 똑같이 나사로 된 중심구멍(102) 또는 나사로 된 삽입부(130)를 거쳐 필터 설치대(46) 위에서 회전할 수 있다. 이 방법으로 인해, 작업 및 원자재 비용에서 중요한점을 얻었다. 즉, 금속 하우징(12)의 개구단(28)과 마구리판(30)/리테이너(32)를 결합하기 위한 재래의 죔(자동차용) 또는 용접(항공용)단계가 제거되었으며 더우기, 두개로 된(two-piece) 마구리판(30)/리테이너(32) 조합이 하나로 된 플라스틱 밀폐부재(100)로 대체되었다. 이 방법을 사용하며 필터의 전체적인 생산이 50%까지 증가할 수 있다고 믿어진다.
상기 인용된 바와 같이, "유체필터 및 필터 설치대와 관련하여 밀봉상태로 부착하는 방법"이라 칭하는 출원인의 동시계류출원 제791,353호에 여러가지 고정장치, 이를테면 하우징에 따로따로 롤 형태로 레이저 용접된 금속 플랜지의 링을 기술하였으며 이것은 하우징과 상호 맞물리도록 필터설치대 위에 형성된 한 세트의 플랜지에 해당한다.
본 발명에 따라, 이제는 이 플랜지를 일체로 하우징(80)에 성형시키거나, 또는 분리하여 성형시킨 후 초음파로 하우징(80)에 접합시킬 수 있다. 또한 필터를 제조하는 동안 밀폐부재(100)와 하우징(80)을 연결하는데 이 고정장치에 관한 기술을 응용할 수 있다.
더더욱, 제 11 도 및 제 12 도에 나타났듯이, 필터(21)는 다음과 같은 구성으로 되어 있는 고정장치(200)를 포함한다. 즉, 고정장치(200)는 하우징(80)의 내원주(204)에 형성되고 원주둘레에 공간을 갖는 돌출부 또는 제 1차 플랜지(202)세트, 밀폐부재(10)에 일체로 형성되거나, 또는 플랜지의 링으로 분리하여 성형한 후, 밀폐부재(100)에 용접시키고 원주둘레에 서로 교대로 공간을 갖는 리셉터클(receptacle) 또는 제 2 차 플랜지(206) 세트를 갖는다.
다른 방법으로서, 밀폐부재(100)는 그 위에 형성된 플랜지를 갖거나 플랜지를 포함하며 그것에 용접된 링을 갖는 주조된 금속성 부재로 될 수 있다. 도시한 플랜지(202,206)의 수는 각각 4개이지만, 이와 다른 수를 사용할 수도 있다. 제 12 도에도 역시 이 필터(210)의 제조방법을 나타내었다. 첫번째 단계로, 상기한 고정장치(200)를 포함하도록 하우징(80) 및 밀폐부재(100)를 만든다.
또한, 리테이너(101)는 밀봉장치(105), 이를테면 이 분야에서 잘 알려진 O-링 또는 "사각밀봉장치(quad seal)"를 받도록 밀폐부재 (100)의 외원주벽(103)에 형성시킨다. 이 밀봉장치(105)는 하우징(80)에 부착되어 있는 플랜지 또는 하우징의 내부주벽(204)과 밀폐부재(100) 사이를 밀봉한다. 상기한 "회전용접" 실시예에 따라, 하우징(80) 및 밀폐부재(100) 사이의 용접된 경계면은 효율적인 밀봉상태를 창출하므로 별개의 밀봉장치(105)가 필요없게 된다. 두번째 단계로, 제 2 차 플랜지(206) 세트 사이에 제 1 차 플랜지(202)세트를 삽입한다.
세번째 단계로, 제 1 차 플랜지세트(202) 및 제 2 차 플랜지 세트(206)가 맞물리어 고정되도록 하우징(80)을 밀폐부재(100)에 대해 1/4만 회전시킨다. 제 1 차 플랜지(202)세트 가운데 적어도 하나 이상의 플랜지는 멈춤쇠(detent : 212)를 포함하고 제 2 차 플랜지(206)세트 가운데 적어도 하나 이상의 플랜지는 멈춤쇠(212)에 상응하는 멈추개(stop)를 포함한다. 제 11 도에 나타났듯이 이들은 서로 필터(210)가 밀폐부재(100)에 대해 1/4이상 회전하지 못하도록 하여준다. 예를들어, 조립한 후 품질검사를 하는 동안 일부분에서 결함이 발견되었을때 원한다면, 밀폐부재(100)를 하우징(80)으로부터 제거할 수 있다. 조립된 필터(210)는 재래의 필터를 설치할 때와 똑같이 나사가 형성된 중심구멍(102) 또는 나사가 형성된 삽입부(130)를 통해 필터설치대(46)위에서 회전될 수 있다.
더우기, 제 13 도에 나타냈듯이, 동시 계류출원 제791,353호의 금속플랜지(244)를 갖는 금속성 하우징은 성형되거나 용접된 플라스틱의 제 2 차 플랜지(206)세트를 갖는 밀폐부재(100)와 결합할 수 있다. 제 13 도는 밀폐부재(100)를 설치하기 전의 필터를 나타낸다.
"플라스틱 압력릴리프밸브 어셈블리" 및 "일체로 된 플라스틱 밸브를 갖는 압력릴리프밸브 어셈블리"이라 칭하는 동시 계류출원에 기술된 연합 플라스틱 압력릴리프밸브 어셈블리를 사용하는 것은 본 발명에 따른 플라스틱 조립품과 관련한 유연성(flexibility)과 일치한다.
특히, 제 12 도 및 제 13 도에, 밀폐부재(100)를 설치하기전 플라스틱 압력릴리프밸브 어셈블리(216)를 사용하는 유체필터(210)를 나타내었다. 이 어셈블리(216)는 슬리브 부분(222) 및 홈붙이부분(223)은 방사상으로 배열된 다수의 입구(234)를 갖는다. 밸브(232)는 축(axial)부분(233) 및 방사부(235)를 포함하며, 이 방사부(235)는 보통 변좌위치인 방사상으로 배열된 입구(234)에 대해 각을 이루어 연장되고, 축부분(233)은 억지끼워 맞춤(interference fit)으로 밸브본체에 신속히 결합하기 위해 밸브본체(224)로 연장된다. 이 밸브(232)의 방사부(235)는 유연하며, 하기 하듯이 미리 예정된 수치에 유압이 도달하면 밸브(232)는 열린다. 플라스틱이며, 한개로 이루어진 이 밸브(232)은 재래의 4개 부품, 즉 금속제 압축스프링, 고무피스톤, 금속제 피스톤 지지대 및 스프링 리테이너(59)를 대체한다.
ADB 밸브(218)는 열가소성 고무, 또는 나일론으로 만든 방사상의 플라스틱제 플립(220)을 포함하며, 억지 끼워맞춤으로 슬리브부분(222)과 결합할 수 있다.
다른 방법으로서, 제 12 도 및 제 13 도에 나타냈듯이, 사출성형시켜서 이 플랩(220)을 밸브 본체(224)와 일체로 형성할 수도 있다.
압력릴리프밸브 어셈블리(216)가 항유출 백 효과(antidrain back effect)를 주기 위해 스프링으로 밀폐부재(100)에 치우친 상태로 결합될 때 ADB 밸브는 밀폐부재(100)에 형성된 유입구(226)의 위에 놓이게 된다. 이 유입구(226)는 상기한 각진 유입구(104)처럼 제조할 수 있으며 플랩(220)과 함께 더 좋은 오일의 층류(LAMINAR FLOW)가 생성되게 하는 영향을 주어 난류를 최소화 시키고 냉각효과를 증가시킨다. 보통, 유입된 오일은 밀폐부재(100)에 설치된 유입구(226)를 관통하고 ADB 밸브(218)의 플랩(220)을 지나, 필터엘리먼트(228)를 통과하여 압력릴리프밸브 어셈블리(216) 및 중심출구(238)에 대해 세로방향으로 정렬된 중심내관(236)으로 지나가게 된다.
만일 필터엘리먼드(228)가 막히는 경우에는, 출발점에 도달할 때까지 제 12 도에 도시한 지역(230)에서 밸브(232)밑에서의 유체압력은 증가하게 된다. 그때에, 밸브(232)는 열리고 오일이 밸브 본체(224)의 방사상으로 배열된 입구(234)를 통하고, 중심내관(236)을 지나 중심출구(238)를 빠져나오면서 흐르도록 한다.
본 발명은 하우징(80)위에 회전용접된 상기 밀폐부재(100)를 의도적으로 사용하며, 이 밀폐부재(100) 역시 동시 계류출원 제791,353호에 기술된 것에 상응하는 플랜지를 갖는 필터설치대(46)와 상호 맞물리도록 회전용접된 면의 반대쪽 표면 위로 한 세트의 플랜지를 갖는다.
마찬가지로, 상기 구체화된 밀폐부재(100) 및 하우징(80)의 고정장치(200)는 밀폐부재(100) 아래로 형성된 플랜지를 갖는 하우징(80)과 동시계류출원 제791,353호에 기술된 프랜지를 갖는 필터설치대(46)가 상호 맞물리레 사용할 수 있다. 어느 경우이든, 밀폐부재(100)는 유체가 흐르는 중심구멍(102)을 포함하지만, 나선홈을 반드시 만들 필요는 없다. 그 대신, 하우징(80) 및 필터설치대(46)위에 형성된 고정장치에 의해 필터(210)를 필터 설치대(46)에 부착시킬 수 있다. 이와 같은 설계의 유연성은 원(original)장치의 제작자가 현재이든 미래이든, 필터 및 필터 설치대를 달리하고자 할때 특히 중요하다. 본 발명에 따라 나사산 또는 고정장치를 갖는 필터 또는 나사산 및/또는 고정장치를 갖는 어댑터를 플라스틱 성형으로써 더욱 쉽게 제조하여 적절한 곳에 결합시킬 수 있다.
상기한 것에 나타나듯이, 본 발명은 다른 디스포서블 유체필터에 관련한 여러가지 불리한 점을 해결하며 밀폐부재를 하우징 위에 용이하고 신속하게 설치할 수 있다. 또한, 부착구역이 더 이상 두껍고, 금속제 마구리판/리테이너 조합품 대신 가볍고 플라스틱인 밀폐부재를 사용하므로, 비-여과 공정구성성분에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
더우기, 본 발명은 압력릴리프밸브 어셈블리와 항유출 백(ADB)밸브를 용이하게 통합할 수 있다. 상기 논의된 양질의 나사, 즉 칩 및 버르의 흔적이 없는, 부피가 큰 필터를 생산할 때의 문제점 역시 해결되었다.
즉, 본 발명은 필터부품에 대한 높은 공차의 기계가공 또는 절삭가공을 필요로 하지 않고, 중요한 구성성분을 모두 사출성형으로 제조할 수 있다(금속성 삽입부를 사용할 때는 제외). 결국, 금속 대 금속의 용접은 제거되었으므로 본 발명에서는 밀봉의 누출이 없다.
전술한 실시예는 단지 본 발명의 원리에 대한 실례이다. 더우기, 본 서술로서 이 분야의 전문가들에 의해 무수한 수정 및 변경이 용이하게 발생할 수 있으므로, 본 발명을 전술한 구조 및 작동에만 한정시켜서는 안된다. 따라서 청구의 범위등에 설명한 바와 같이 본 발명의 범위내에 포함시킨다.

Claims (22)

  1. 필터 엘리먼트(95), 개구단(84)과 밀폐단(82)을 갖는 필터 엘리먼트(95)용 하우징(80) 및 개구단(84)과 맞물리는 플라스틱 밀폐부재(100)로 구성된 것을 특징으로 하는 유체필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐부재(100)와 상기 하우징(80)간의 원주둘레에 위치하여 그 사이에서 유체를 밀봉하게 하는 밀봉장치로 구성된 것을 특징으로 하는 유체필터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(80)이 플라스틱인 것을 특징으로 하는 유체필터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐부재(100)가 상기 하우징(80)의 세로축에 대해 바깥쪽에 각을 이루는 축을 각각 갖는 유입구(104)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유입구(104) 각각은 밀폐부재(100)를 관통하고, 똑바로 선반원벽(108)과 안쪽으로 접하고 부채꼴 모양의 오목부(112)로 통하는 경사진 반원벽(110)과 바깥쪽으로 접하는 원형부(106)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유입구(104) 각각은 환상의 제 1차 양각링(116)과 경계를 짓는 방사상립(114)에 의해 인접한 유입구(104)와 분리되며, 환상의 제 1 차 양각링(116)은 환상 홈(118)의 바깥쪽으로 접하며, 환상 홈(118)은 환상위 제 2 차 양각링(120)의 바깥쪽으로 접하는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 하우징(80)의 내부벽위에 형성되고 원주둘레에 공간을 갖는 제 1 차 플랜지(202) 세트 및 밀폐부재(100)위에 형성되고 원주둘레에 공간을 갖는 제 2 차 플랜지(206)세트를 포함하며, 하우징(80) 및 밀폐부재(100) 위에 방사상으로 형성되어 하우징(80) 및 밀폐부재(100)를 상호 맞물리게 하는 보완적인 고정장치로 구성된 것을 특징으로 하는 유체필터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐부재(100)가 엔진에 스핀-온 부착되도록 나사가 형성된 중심구멍(102)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐부재(100)가 엔진에 스핀-온 부착되도록 나사로 된 금속성 삽입부(130)를 받는 중심구멍(102)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  10. 제 1 항에 있어서, 하우징(80)의 밀폐단(82) 내부에 형성되고 필터 엘리먼트(95)의 위치를 정하고 미리 적재하는 수단(92)을 갖는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  11. 제 1 항에 있어서, 하우징(80)위에 형성되어 렌치를 받든 수단(92)을 갖는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(80)의 밀폐단(82) 외부에 형성되고, 그 안에 구멍이 있는 텝(88)으로 구성된 것을 특징으로 하는 유체필터.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 밀폐부재(100)가 하우징(80)의 개구단(84)에 용접되는 것을 특징으로 하는 유체필터.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐부재(100)에 연결되어 작동하는 플라스틱압력릴리프 밸브(216) 및 압력릴리프 밸브에 연결된 플라스틱 항유출 백 밸브(218)로 구성된 것을 특징으로 하는 유체필터.
  15. 다음의 단계와 같이, 가. 하우징(80)위에 방사상으로 형성된 상호 맞물리는 고정장치가 있는 개구단(84) 및 밀폐단(82)을 갖는 하우징(80)을 만들고, 나. 하우징(80)위에 방사상으로 형성된 보완적인 상호 맞물림 고정장치를 갖는 플라스틱 밀폐부재(100)를 만들며, 다. 고정장치를 상호 맞물리게 하여 하우징(80)과 밀폐부재(100)를 결합하는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서, (가)의 단계에 사출성형시킨 플라스틱으로 하우징(80)을 제조하는 부(sub) 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 하우징(80)과 밀폐부재(100) 사이에 밀봉장치를 형성하는 단계를 하나 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서, (가), (나)의 단계에 하우징(80)의 내벽 위에 원주둘레에 공간을 갖는 제 1 차 플랜지세트(202) 및 밀폐부재(100)위에 원주둘레에 공간을 갖는 제 2 차 플랜지세트(206)를 형성하는 부 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서, (다)의 단계에 제 2 차 플랜지세트(206) 사이로 제 1 차 플랜지 세트(202)를 삽입하고, 하우징(80)과 밀폐부재(100)가 맞물리도록 하우징(80)을 회전시키는 부단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  20. 다음의 단계와 같이, 가. 개구단(84) 및 밀폐단(82)을 갖는 플라스틱 하우징(80)을 만들고, 나. 플라스틱 밀폐부재(100)를 만들며, 다. 하우징(80)의 개구단(84)을 밀폐부재(100)에 접촉시키고, 라. 밀폐부재(100)를 하우징(80) 위에 회전용접시키는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, (나)의 단계에 밀폐부재(100) 안으로 나사구멍(102)을 만드는 부단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
  22. 제 20 항에 있어서, (나)의 단계에 나사로 된 금속성 삽입부(130)를 만들고, 그 위에 밀폐부재(100)를 사출성형하여 만드는 부단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유체필터의 제조방법.
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