JP6188749B2 - エアフィルタカートリッジおよびフィルタアセンブリ - Google Patents
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Description
図1の図中符号1は、一般に本開示に係るフィルタアセンブリ、例えばエアクリーナ又はエアクリーナアセンブリ又はエアクリーナ構造を示す。フィルタアセンブリ(本例ではエアクリーナアセンブリ)1はハウジング2を備える。ハウジング2は側壁2sを規定し、第1の本体部分3と、第2の本体部分又はアクセスカバー4とを含む。図示される例では、アクセスカバー4は、第1の本体部分3に取り外し可能に固定されるが、他の構成も可能である。図示される例の場合、カバー部分4は本体部分3にラッチ構造5により装着されるが、他の構成も可能である。このラッチ構造は、通常、複数のオーバーセンターラッチ5xを備える。
図示される特定のエアクリーナ(フィルタ)アセンブリ1は、オプションのプレクリーナのステージを含む。プレクリーナのステージは、一つには入口管7tからハウジング2の内部空間2iの中へ接線方向に空気を誘導することにより形成される。その後空気の一部は、図2の内部サイクロン傾斜面17によりアセンブリ1の内部空間の周囲でサイクロンパターン又は螺旋パターンを描くように誘導される。これにより、空気流れの中に含まれる水分又は塵芥粒子の一部は側壁2sの内面に向かって跳ね飛ばされる。空気流れから分離されたこの物質は、最終的には管9に向かって移動して管9の中に入り、管9から弁10を介して排出される。
A.概要
先に示した通り、一般的なエアクリーナの構成及び動作に関連して図1〜図3Aに関して先に指摘し且つ説明した特徴構造は周知の特徴であり、それらの特徴構造の形態は多様なシステムで使用されてきた。図1〜図3Aのエアクリーナの特定の独特な特徴構造は、フィルタカートリッジ25の特定の特徴構造、特にフィルタカートリッジとエアクリーナアセンブリ1のその他の部分との係合に関する。本章では、この点に関連する選択された特徴構造を説明する。
図示される例の場合、第1の端部材45は、外周部26xから内周部26oまでカートリッジ25の媒体26全体を完全に覆うように延設される。通常、第1の端部材45は、この端部材45を貫通するただ1つの中央開口部50を有する。
図3及び図3Aを参照すると、図示される特定のアセンブリ1の場合、カートリッジ25は、第1の(端)部材45が媒体26の一部(例えば一方の端部)41が固定された、例えば埋め込まれたモールド・イン・プレース(端)部材70であるように構成される。これは典型的な構成であるが、本開示に係る選択された原理によって別の構成も可能である。典型的な構造では、端部材(キャップ)70は、媒体の外周部26xから媒体の内周部26oに至るまで媒体26の端部41を完全に覆うように閉鎖する。媒体26が襞付きである場合、外周部26xは外側襞先端部であり、内周部26oは内側襞先端部である。
次に図9に注目する。図9には、支持体90が斜視図で示される。支持体構造90は、一般にライナ部分100及び出口端部支持部分101を備える。図示される例のアセンブリの場合、外側端部支持部分101及びライナ部分100は、互いに取り外し不可能に固定されるが、別の構造も可能である。通常、それらの部分はプラスチックから一体に成形されるが、別の構造も可能である。
図17〜図28及び図31〜図32には、ハウジング2及び出口管15の種々の特徴構造が詳細に示される。本章では、それらの特徴構造を説明する。
A.一次シール構図55及び凹部、受け入れ部分又は溝73
本章では、図7及び図8に戻り、典型的なアセンブリでは、図示される例においてオプションの凹部、受け入れ部分又は受け入れ溝73にある一次半径方向シール面55sの定義を説明するが、別の構造も可能である。凹部、受け入れ部分又は溝73が設けられる場合、凹部、受け入れ部分又は溝73の深さは、面72x、72iのうち少なくとも一方又は他方の面、通常は双方の面から最も深い部分で、典型的には少なくとも5mmであり、通常は少なくとも8mm、多くの場合に10〜25mmである。また、典型的には底端部73bに隣接する部分で、凹部、受け入れ部分又は溝73の幅は、対向する側壁73x、73iの間で少なくとも3mmであり、通常は少なくとも5mmである(最も深い底部における傾斜を無視する)。
再び図7及び図8を参照すると、外側面66は、面55sから典型的には半径方向に少なくとも3mmの距離にあり、多くの場合に少なくとも5mmの距離にあり、多くの場合に少なくとも10mmの距離にあり、通常は少なくとも15mmの距離にあり、図示されるように構成された構造では典型的には少なくとも20mmの距離にある。通常、この離間距離は20〜80mmの範囲であるが、別の数値も可能である。
媒体パックの端部における効果的なシール及び効果的なハウジングシールの双方を形成するために端部キャップ45、46がモールド・イン・プレース成形される場合、端部キャップ材料45、46に多様な材料を使用できる。通常、約30を超えず、典型的には約22を超えず、好ましくは20以下であるショアA硬さを有する発泡材料が使用される。通常、選択される材料は、28lbs./立方ft(約450kg/m3)を超えず、更に好ましくは約22lbs./立方ft(355kg/m3)を超えず、典型的には約18lbs./立方ft(290kg/m3)を超えない「成形時密度」を有する。多くの場合、13〜17lbs./ft(200〜275kg/m3)の範囲内の成形時密度を有する材料が選択される。本明細書において、用語「成形時密度」は、通常は重量を体積で除算した値として定義されるものとする。成形フォームの試料の体積を判定するために、排水量試験又はそれに類似する試験を使用できる。多孔質材料の孔の中へ圧力によって水を吸収させるために体積試験を適用する場合、孔が含む空気を排出させる必要はない。従って、試料の体積を判定するために使用される排水量試験は、材料の孔の中の空気を排出させるために長時間待つ必要のない即時排水になるだろう。言い換えれば、成形時密度の計算には、試料の外周により表される体積のみが使用されればよいということである。
媒体としてどの特定の材料を選択するかは、選択される用途に合わせてどの材料を選択するかという問題である。フィルタアセンブリがエアクリーナである場合、本開示の原理に従って、エアクリーナで現在使用されている多様な媒体材料のうちいずれの材料でも使用可能である。
本明細書において説明される原理は、多様な大きさ及び多様な特定の特徴構造を有する多様なシステムに適用可能である。使用可能なシステムについて寸法の例を提示する。しかし、それらの寸法は単なる例示であり、説明される原理の広範囲にわたる適用に何らかの特定の制限を加えようとするものではない。図面において参照のための文字により指示される寸法及び角度の例は次の通りである。AA=112mm、AB=76.7mm、AC=56.5mm、AD=35.2mm、AE=186.4mm、AF=173.5mm、AG=205.2mm、AH=113.5mm、AI=24.5mm、AJ=42.7mm、AK=54.4mm、AL=269.8mm、AM=136.4mm、AN=47°、AO=280.3mm、AP=130.4mm、AQ=78.7mm、AR=129.5mm、AS=11mm、AT=5.5mm、AU=30°、AV=半径2mm、AW=直径130.42mm、AX=128.45mm、AZ=87.53mm、BA=78.74mm、BB=55.32mm、BC=半径3mm、BD=3mm、BE=6mm、BF=25.5mm、BG=53.4mm、BH=130.2mm、BI=1.5mm、BJ=6.62mm、BK=16mm、BL=半径3mm、BM=半径2mm、BN=半径1mm、BO=半径1mm、BP=半径4mm、BQ=半径2mm、BR=231.4mm、BS=121.1mm、BT=2mm、BU=6.4mm、BV=7°、BW=直径123.5、mm、BX=0.95mm、BY=18°、BZ=47.6°、CA=直径29.36mm、CB=半径.5mm、CC=0.5°、CD=半径0.5mm、CE=1.7mm、CF=半径1.3mm、CG=半径0.5mm、CH=6.5mm、CI=15.8°、CJ=95.6mm、CK=3.3mm、CL=18.9mm、CM=1.5mm、CN=半径30mm、CO=半径14.2mm、CP=0.2°、CQ=半径3mm、CR=16mm、CS=2°、CT=15mm、CU=21.9mm、CV=12mm、CW=31.6mm、CX=15.8mm、CY=9mm、CZ=6mm、DA=105mm、DB=112mm、DC=40mm、DD=6mm、DE=15mm、DF=9mm、DG=80.7mm、DH=210mm、DI=55.8mm、DJ=54.9mm、DK=144.7mm、DL=124.4mm、DM=89mm、DN=12.7mm、DO=82.2mm、DP=80mm、DQ=33.1mm、DR=164.9mm、DS=169.6mm、DT=182.7mm、DU=10.9mm、DV=1.5mm、DW=1.5mm、DX=30°、DY=0.9mm、DZ=17mm、EA=81.2MM、EB=44.6mm、EC=110.6mm、ED=66mm、EE=89.2mm、EF=半径24.7mm、EG=3.1mm、EH=45°、EI=89.2mm、EJ=82.21mm、EK=79.56mm、EL=74.5mm、EM=63.1mm、EN=52.9mm、EO=46.7mm、EP=50.8mm、EQ=55.2mm、ER=2.1mm、ES=1.6mm、ET=半径0.7mm、EU=6mm、EV=25.3mm、EW=2.5mm、EX=1.4mm、EY=8mm、EZ=17mm、FA=2mm、FB=45°、FC=2.5mm、FD=3mm、FE=2mm、FF=4.9mm、FG=半径1mm、FI=120°、FJ=30°、FK=9.3mm、FH=半径62.4mm、FL=125.5mm、FM=100mm、FN=60°、FO=半径1.5mm、FP=8.5mm、FQ=5mm、FR=半径3mm、FS=半径3mm、FT=72.3mm、FU=75.8mm、FV=29.5mm、FW=196.5mm、FX=40°、FY=186.4mm、FZ=120.5mm、GA=97.7mm、GB=1.5mm、GC=132.28mm、GD=168.9mm、GE=183.9mm、GF=54.9mm。
先に示した通り、本出願の1つの態様では、フィルタカートリッジ25にオプションの共鳴器/ソニックチョーク(又はソニックチョーク/共鳴器)を設けることができる。スロートと、スロートとカートリッジの第1の端部材(キャップ)との間の拡張漏斗部分と、カートリッジの第2の端部材(キャップ)に隣接する透過性ライナ部分と、スロートとライナ部分との間の中間領域とを含むソニックチョークの一例が提供される。図示される例では、中間領域はスロートに向かって下方へ先細りになっており、ライナ部分に隣接する外側に向かって凸形の透過性部分と、スロートに隣接する外側に向かって凹形の部分とを含む。
A.概要
図33〜図57には、本開示に係る構造に適用可能ないくつかのオプションの代替原理及び代替特徴構造が示される。それら特徴構造の一部は、効果的に実現できる一次シールの代替構成に関する。一次シールの代替構成は二次シールと組み合わせて使用可能であるが、二次シールを含まない構造で使用した場合でも、利点を得ることができる。
図33の図中符号500は、本開示の第2の実施形態に係るフィルタ(本例ではエアクリーナ)アセンブリの全体を示す。フィルタアセンブリは、フィルタカートリッジとハウジングとの間で変形された効果的な一次シールを使用する。図33を参照すると、エアクリーナアセンブリ500は、断面図で示されており、ハウジング本体503及びアクセスカバー504を規定するハウジング502を備える。アクセスカバー504は、図33には示されないラッチ構造505によりハウジング本体503に取り外し可能に固定される。図51を参照。
本開示に係る原理が適用される好適な用途では、端部材528は、カートリッジ510のプレフォーム部分にモールド・イン・プレース成形された部分を含む。詳細には、端部材528は、媒体525の端部525x、支持構造545の種々の部分並びに隣接するシール支持体549、550及び支柱551を覆うようにモールド・イン・プレース成形された材料を備える。本章では、図58〜図65を参照して、これを実現するための方法及び成形型構造を説明する。
図33〜図63には、いくつかの寸法例が次のように提示されている。GH=280.3mm、GI=128.3mm、GJ=92.4mm、GK=129.8mm、GL=45.4mm、GM=231.4mm、GN=102.1mm、GO=2mm、GP=6.4mm、GQ=7°、GR=117.5mm、GS=7°、GT=直径117.5mm、GU=2.8mm、GV=95.6mm、GW=3.3mm、GX=18.9mm、GY=1.5mm、GZ=14.62mm、HA=半径30mm、HB=半径14.2mm、HC=0.2°、HD=16mm、HE=半径3mm、HF=2°、HG=14.8mm、HH=21.9mm、HI=直径77.93mm、HJ=半径11.7mm、HK=半径27.9mm、HL=半径5.5mm、HM=直径60.41mm、HN=30°、HO=20mm、HP=81mm、HQ=55.5mm、HR=121.5mm、HS=48.9mm、HT=2.5mm、HU=45.8mm、HV=50.8mm、HW=54.2mm、HX=54.9mm、HY=88.46mm、HZ=96mm、HI=30°、H2=66mm、H3=直径59.9mm、H4=直径77.9mm、IA=111mm、IB=半径14.2mm、IC=111mm、ID=30°、IF=1.5mm、IG=半径0.5mm、IH=2.1mm、II=半径1mm、IJ=直径7.5mm、IK=半径2.7mm、IL=112mm、IM=105mm、IN=80.5mm、IO=40mm、IP=12mm、IQ=6mm、IR=15mm、IS=8.9mm、IT=15.8mm、IU=31.6mm、IV=8.9mm、IW=6mm、IX=55.8mm、IY=54.4mm、IZ=210mm、JA=96.5mm、JB=12.7mm、JC=93.5mm、JD=89mm、JE=124.4mm、JF=144.7mm、JG=133.1mm、JH=164.9mm、JI=169.6mm、JJ=182.7mm、JK=10.7mm、JL=2mm、JM=30°、JN=1.5mm、JO=0.9mm、JP=直径266.7mm、JQ=124mm、JR=38.1mm、JS=130.2mm、JT=98.2mm、JU=92.6mm、JV=43.9mm、JW=12.7mm、JX=14mm、JY=60°、JZ=30°、KA=半径15.1mm、KB=半径4.8mm、KC=直径77.9mm、KD=直径59.9mm、KE=1mm、KF=18.6mm、KG=半径2.9mm、KH=3mm、KI=半径2.9mm、KJ=2°、KK=28.2°、KL=19.5mm、KM=2°、KN=半径2mm、KO=14.9mm、KP=4mm、KQ=3mm、KR=半径2.5mm、KS=半径2.5mm、KT=0.5°、KU=半径2.5mm、KV=半径1mm、KW=15°、KX=半径3mm、KY=2°、KZ=半径2mm、LA=3mm、LB=半径2.5mm、LC=半径2mm、LD=31.8mm、LE=半径4.5mm、及びLF=11.3mm。これらの寸法が単に構造の一例を示しているにすぎないことは言うまでもなく、別の寸法を使用することも可能である。
1.代替例のシール面の定義、図66〜図70
本開示に係る原理と共に多様なシール構成を使用できる。図66〜図70には、いくつかの例が示される。これらの図は概略図であり、可能であると考えられるシールの定義及び支持体の定義を示すことを意図しているにすぎない。
尚、図35及び図66〜図70の構造のシールは、場合によっては「半径方向」と特徴づけられる。しかし、非円形の形状であるので、密封力の一部は、特にカートリッジの中心軸Xに向かう向き又は中心軸Xから離れる向き以外の方向に作用する。それにもかかわらず、一般に、カートリッジ及びハウジングのシール面はほぼ半径方向に向いており且つ密封力は、関連するシール面が外側シール面であるか又は内側シール面であるかに応じて、軸Xを中心として半径方向外側に向くか又は半径方向内側に向くかのいずれかであるので、本明細書において、それらのシールは「半径方向」であると特徴づけられる。言い換えれば、圧縮力は軸方向(すなわち軸Xの長手方向)ではなく、ほぼ半径方向である。しかし、これらの非円形シール構成の各々でシール力が直接軸Xに向かう方向又は軸Xから離れる方向に向けられないような用途が存在する。
次に図33Cに注目する。図33Cは、一般的な特徴構造に関して、図33とは異なる回転方向で示される図33とほぼ同様の図であるが、特定の特徴構造のいくつかの変形例を示す。
先に示した通り、本開示に係る何らかの利点を得るために、フィルタカートリッジ又はカートリッジアセンブリが本明細書において特徴を示される特徴構造のすべてを含むことは特段要求されない。実際、本明細書において特徴を示される第2のシール構成の有無にかかわらず、本明細書において特徴を示される好適な第1のシール構成を実現することにより、いくつかのフィルタカートリッジでは利点を得ることができる。
A.概要
図71〜図111には、本開示に係る構造に適用可能ないくつかの代替原理及び代替特徴構造が示される。それらの特徴構造は、1つには効果的に実現できる一次シールのオプションの代替構成に関する。このオプションの一次シールの代替構成は二次シールと共に使用可能であるが、二次シールを含まない構造において使用されても、利点を得ることができる。
図71の図中符号800は、本開示の別のフィルタ(エアクリーナ)アセンブリの実施形態に係るエア(ガス)クリーナ(フィルタ)アセンブリの全体を示す。図71を参照すると、フィルタ(例えばエアクリーナ又はガスクリーナ)アセンブリ800は、ハウジング本体803及びアクセスカバー804を規定するハウジング802を備えるものとして示され、アクセスカバー804は、例えばラッチ構造805によりハウジング本体803に取り外し可能に固定される。
図示されるような形状である場合の半径方向外側へ突出する(本例では湾曲した)部分849x及び内側へ突出する(本例では湾曲した)部分849yの数は、シール構成に適する。従って、各部分は典型的には少なくとも2個あり、通常はそれぞれ3個あり、多くの場合に少なくとも4個、例えば4個以上、12個以下の数で存在する。
A.図71A、図71B、図72B、図71C、図72C、図74A、図75A、図75B、図76A、図77A、図78A及び図78Bの変形例
図71A、図71B、図71C、図72B、図72C、図74A、図75A、図75B、図76A、図77A、図78A及び図78Bには、図71〜図89の実施形態に関連して先に説明した特徴構造のいくつかの選択された変形例が示される。それらの変形例を説明する。尚、これらの変形例の特徴構造は、例えば図1〜図70を含めて本明細書において説明される他の実施形態のうち多くの実施形態でも適用可能である。
図90には、本明細書において説明される実施形態のうち種々の実施形態で適用可能な変形例が示される。図90に示されるのは、本明細書において説明される種々のフィルタカートリッジで使用可能な支持体構造1600の変形例である。図示される支持体構造1600は、媒体支持体として機能する支持体部分1601を含み、使用中、支持体部分1601の周囲に媒体が配置されるだろう。この特定の支持体部分1601は、共鳴器/ソニックチョーク構造を含まない媒体支持体として示されるが、必要に応じて例えば先に説明した共鳴器/ソニックチョーク部分を含むように構成されてもよいだろう。支持体構造1600は、典型的には端部材のモールド・イン・プレース成形部分に埋め込まれ且つシール支持体として作用できる端部支持体構造を更に含む。
以上説明した例は、一般に、カートリッジの媒体が開放されたフィルタ内部空間を取り囲み且つ濾過中に流れが媒体を通って開放されたフィルタ内部空間の中に入り、その後、開放された端部材及び媒体パックの端部を通ってから排出される構造に関する。本明細書において説明される原理は、「直通流れ」構造、すなわち濾過中の流れが媒体の一端部から流入し、反対側の端部から出るように媒体が構成されている別の構造にも適用可能である。その例は、図102〜図107を参照することにより理解できる。直通流れカートリッジと共に使用するために、ハウジングが変形されることは言うまでもないだろう。
先に示した通り、種々のガスを含み、場合によっては液体を含む多様な物質の濾過に関連して、本明細書において説明される原理を適用可能である。それらの用途の多くは、空気、例えば内燃機関のエンジン吸気の濾過に関連するのが好ましい。しかし、クランクケース換気ガスなどの他のガスの濾過にも、本開示の原理を提供できる。その例が図108〜図111に示される。
本開示に従って、フィルタアセンブリ、その構成部品及び特徴構造が説明される。本開示に係る何らかの利益を得るために、アセンブリ、構成部品又は特徴構造が本明細書において特徴づけられる特定の詳細のすべてを含むことは特段要求されない。
Claims (9)
- エアフィルタカートリッジであって、
(a)第1の端部及び第2の端部を有する媒体を備え、
(b)前記媒体の前記第1の端部に、開放された第1の端部材が配置され、
(c)前記カートリッジの前記第1の端部の前記第1の端部材に配置されるハウジングシール構造を備え、
前記ハウジングシール構造は、
(i)ハウジングとの解放可能なシールを形成するように構成されたシール部材を備え、該シール部材は第1の半径方向に向いたシール面を備え、前記第1の半径方向に向いたシール面は、半径方向内側へ延びるシール面部分と交互に配列された少なくとも2個の半径方向外側へ湾曲するシール面部分を有することを特徴とするエアフィルタカートリッジ。 - (a)前記媒体は、開放されたフィルタ内部空間を取り囲み且つ規定することを特徴とする請求項1記載のエアフィルタカートリッジ。
- (a)前記第1の半径方向に向いたシール面は、第1の半径方向外側に向いたシール面であることを特徴とする請求項1または2に記載のエアフィルタカートリッジ。
- (a)前記第1の半径方向に向いたシール面は、第1の半径方向内側に向いたシール面であることを特徴とする請求項1または2に記載のエアフィルタカートリッジ。
- (a)前記カートリッジは、第1のシール支持体が埋め込まれたモールド・イン・プレース成形部分を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のエアフィルタカートリッジ。
- 前記第1のシール支持体は、内側に湾曲した凹部と交互に配列された複数の外側に湾曲した凸部を備えることを特徴とする請求項5に記載のエアフィルタカートリッジ。
- 前記シール面は、少なくとも4個の半径方向外側へ湾曲するシール部分を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のエアフィルタカートリッジ。
- (a)前記媒体は襞付き媒体であり、
(b)前記ハウジングシール構造は、前記媒体が埋め込まれて配置される前記第1の端部材の一部を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のエアフィルタカートリッジ。 - フィルタアセンブリであって、
(a)ガス流れ入口及びガス流れ出口を有し且つ本体部分及びアクセスカバーを備えるハウジングと、
(b)前記ハウジングの中に動作可能且つ取り外し可能に配置された請求項1に記載のエアフィルタカートリッジであって、前記シール部材の前記第1の半径方向に向いたシール面が前記ハウジングと解放可能にシールされるエアフィルタカートリッジと、
を備えることを特徴とするフィルタアセンブリ。
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