DE4328772A1 - Barrel shaped spring center tube for a fluid filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluid-Filter und insbesondere ein einstückiges Rückschlag/- Entlastungs-Ventil für ein Ölfilter.

Ölfilter sind bekannte und häufig benutzte Vorrichtungen im Öl-Umweltsystem von Brennkraftmaschinen, um kleine Partikel herauszufiltern, die sonst die beweglichen Maschinenteile abschaben würden. Diese Filter haben allgemein einen zylindrischen äußeren Behälter und eine Stirnplatte, die ein hohles zylindrisches Filterelement aufweist. In der Stirnplatte sind mehrere Einlaßöffnungen und eine zentrale Auslaß­ öffnung vorgesehen, damit Öl durch das Filterelement zirkulieren kann. Die zentrale Auslaßöffnung ist gewöhnlich mit einem Gewinde versehen, damit das Filter an einem Motor durch Anschrauben befestigt werden kann. Eine ringförmige Dichtung wird zum Abdichten zwischen dem Filter und dem Motor oder einer Adapterplatte verwendet, an welcher das Filter montiert ist.

Solche Filter sind außerdem allgemein mit einem Rückschlagventil und einem Druck­ entlastungsventil versehen. Das Rückschlagventil verhindert einen durch die Schwer­ kraft verursachten Ölabfluß aus dem Filter, der sonst bei nicht arbeitendem Motor auftreten würde. Dies ist erwünscht, weil ein leeres Ölfilter zu einer momentanen Unterbrechung in der Ölumwälzung führt, wenn der Motor wieder zu arbeiten be­ ginnt. Ein Druckentlastungsventil ist ebenfalls allgemein bei diesem Filtertyp vor­ gesehen, damit das durch das Filter fließende Öl das Filterelement umgehen kann wenn ein vorgegebener Druck-Schwellwert überschritten wird wegen des Aufbaus von Verunreinigungen im Filterelement.

In der Praxis bestehen das Rückschlagventil und das Druckentlastungsventil aus separaten Elementen, welche die Herstellungskosten des Filters deutlich erhöhen. Die Herstellungskosten der Ventile für solche Filter sollen jedoch minimal sein, da diese Filter allgemein wegwerfbar sind.

Es wurden bereits kombinierte Rückschlag/Entlastungs-Ventile vorgeschlagen, diese erforderten jedoch eine Vielzahl von Elementen zum erreichen des gewünschten Zweckes. Die Komplexität solcher Ventile erhöht die Kosten sowohl für das Material als auch für die Herstellung wodurch solche Filter relativ teuer werden. Ein preis­ wertes einstückiges Rückschlag/Entlastungs-Ventil, das zuverlässig arbeitet und gute Dichteigenschaften über lange Zeiträume hat, steht bisher nicht zur Verfügung.

Die konventionellen Ölfilter dieser Art haben allgemein ein gelochtes metallisches zentrales Rohr, das axial in einem gefalteten Papierfilterelement angeordnet ist. Das perforierte zentrale Rohr stützt seitlich das Filterelement ab, wobei jedoch Öl vom Filterelement abwärts durch das Rohr und aus dem Filter hinaus fließen kann. Um eine ausreichende Festigkeit aufrecht zu erhalten, ist die Größe und die Anzahl der Löcher begrenzt, so daß das zentrale Rohr in der Praxis den Öldurchfluß stark behin­ dern kann. Ferner ist gewöhnlich eine Feder zwischen dem Ende des Filterelementes und dem geschlossenen Ende des Behälters erforderlich, um das Filterelement in seiner Position zu halten.

Im Hinblick darauf wurde vorgeschlagen, die gelochte metallische Röhre durch eine Schraubendruckfeder zu ersetzen. Die Verwendung einer solchen Feder axial im Filterelement bewirkt, daß ein größerer offener Bereich für den Öldurchfluß entsteht im Vergleich mit dem konventionellen perforierten Rohr, wobei auch eine größere Festigkeit erreicht wird. Die Enden solcher Federn sind jedoch gewöhnlich scharf und beschädigen oft die innere Oberfläche des Papier-Filterelementes.

Die Erfindung betrifft nun ein Fluid-Filter mit einem äußeren Behälter, der ein ge­ schlossenes Ende und ein offenes Ende hat, wobei eine Stirnplatte im offenen Ende des Behälters angeordnet ist. Die Stirnplatte ist mit einer zentralen Fluid-Auslaßöff­ nung und mehreren Fluid-Einlaßöffnungen versehen, die um die Auslaßöffnung angeordnet sind. Ein hohles zylindrisches Filterelement ist im Container hinter der Stirnplatte angeordnet. Ein Rückschlag/Entlastungs-Ventil ist vorgesehen, welches eine axial bewegliche zylindrische Büchse aufweist, deren oberes Ende innerhalb des Filterelementes liegt. Das untere Ende der Büchse steht zweckmäßiger Weise in Eingriff mit der Stirnplatte radial einwärts von den Einlaßöffnungen und radial aus­ wärts von der Auslaßöffnung. Eine elastische ringförmige Lippe erstreckt sich von der Büchse zum Eingriff mit der Stirnplatte zweckmäßiger Weise radial auswärts von den Einlaßöffnungen. Zweckmäßigerweise sind Vorspannmittel im Filterelement angeord­ net, um die zylindrische Büchse nach unten in Eingriff mit der Stirnplatte zu drücken.

Die durch die Vorspannmittel ausgeübte Kraft wird bei einem vorgegebenen Druck überwunden, bei welchem Punkt die Büchse axial weg von der Stirnplatte bewegt wird, um es dem Fluid zu ermöglichen, das Filterelement zu umgehen. Außerdem arbeitet die elastische ringförmige Dichtung des Ventiles als ein Rückschlagventil, um einen Rückfluß von Öl durch das Filter und aus den Einlaßöffnungen heraus zu verhindern. Die neuartige Konstruktion nach der Erfindung schafft somit ein ein­ stückiges Rückschlag/Entlastungs-Ventil für ein Fluid-Filter.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Vorspannmittel eine tonnenförmige Schraubenfeder, die im Filterelement eingebaut ist und die Endabschnitte mit kleinerem Durchmesser und einen zentralen Abschnitt mit größe­ rem Durchmesser hat. Die Faß-förmige Gestalt der Feder ist insofern vorteilhaft, als beide freien Enden der Feder, die gewöhnlich scharf sind, radial einwärts von der inneren Oberfläche des Filterelementes positioniert sind, so daß ein aufreißen oder eine andere Beschädigung des gefalteten Papierfilterelementes vermieden wird, die sonst auftreten könnte. Dieses Merkmal der Erfindung kann auch mit Vorteil bei Filtereinheiten verwendet werden, die konventionelle Rückschlag-Ventile und separa­ te Druckentlastungs-Ventile haben, unter Ersatz des konventionellen gelochten metallischen Mittelrohres, wie es gegenwärtig verwendet wird.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Filtereinheit zeigt mit einem einstückigen Rückschlag/Entlastungs-Ventil nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines Teils der Filtereinheit nach Fig. 1, wobei das als Entlastungs-Ventil arbeitende Kombinations-Ventil dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Filtereinheit mit einem Mittelrohr in Form einer Feder nach einer Ausführungsform der Erfindung sowie mit einem konventionellen Rückschlag-Ventil und einem separaten Entlastungs- Ventil.

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine andere Ausführungsform einer Filtereinheit mit einem einstückigen Rückschlag/Entlastungs-Ventil nach der Erfindung.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform einer Filtereinheit mit einem einstückigen Rückschlag/Entlastungs-Ventil nach der Erfindung.

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf das Ventil nach Fig. 5.

Fig. 7 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Aus­ führungsform einer Filtereinheit mit einem einstückigen Rückschlag/Entlastungs-Ventil nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform des einstückigen Rückschlag/Entlastungs-Ventils nach der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Filtereinheit 10 dargestellt. Die Filtereinheit 10 hat ein äußeres Gehäuse 12, das an einem Ende durch eine integrale Stirnwand 14 ge­ schlossen ist. Das andere Ende des Gehäuses 12 ist mit einer Verstärkungs-Stirn­ platte 16 und einem ringförmigen Deckel 18 versehen. Ein Dichtring 20 aus einem ölfesten elastomeren Material, wie z. B. Nitril-Gummi oder dergleichen ist in einer ringförmigen Sitzausnehmung 22 angeordnet, die an der unteren Seite des Deckels 18 ausgebildet ist. Der Dichtring 20 schafft eine fluiddichte Abdichtung für eine nicht gezeigte Öleinlaßkammer, die gebildet wird wenn das Filter 10 operativ von einer Filterhalterung beispielsweise einer Brennkraftmaschine angebaut wird.

Die Stirnplatte 16 ist mit einer zentralen Auslaßöffnung 24 versehen, die einen mit einem Innengewinde versehenen Hals 25 hat, so daß sie auf einen mit Außengewin­ de versehenen Zapfen oder ein Rohr (nicht gezeigt) geschraubt werden kann, das einen zentralen Durchgang für den Ölstrom vom Filter 10 zurück zum Motor hat. Die Stirnplatte 16 ist ferner mit einer Mehrzahl von Einlaßöffnungen 26 versehen, die es ermöglichen, daß das zu filtrierende Öl ins Innere des Filters 10 strömt. Ein hohles zylindrisches Filterelement 28 aus einem konventionellen mit Harz imprägnierten gefalteten Papier oder einem anderen geeigneten Filtermaterial ist in dem Gehäuse 12 angeordnet. Eine kreisförmige Endkappe 30 ist am Ende des Filterelementes 28 befestigt angrenzend an die geschlossene Stirnwand 14 des Gehäuses 10, um das obere Ende des Filters abzuschließen. Eine ringförmige Dichtung 32 aus einem Urethan-Polymer oder einem anderen geeigneten Material ist am gegenüberliegenden Ende des Filterelementes 28 angebracht. Die ringförmige Dichtung 32 ist vorzugs­ weise integral am Ende des Filterelementes 28 angeformt.

Ein einstückiges Rückschlag/Entlastungs-Ventil 14 ist zwischen dem Filterelement 28 und der Stirnplatte 16 eingebaut und umgibt die Auslaßöffnung 24. Das Ventil 34 hat eine stabile zylindrische Büchse 36, die innerhalb des Filterelementes 28 und der ringförmigen Dichtung 32 eingebaut ist und es kann sich axial relativ zu diesen Teilen verschieben. Die Büchse 36 hat eine ausreichende Länge, so daß ihr Außenumfang einen dichtenden Eingriff mit der ringförmigen Dichtung 32 beibehält über den Bereich ihrer axialen Gleitbewegung, wodurch verhindert wird, daß Öl das Filter­ element 28 umströmt durch einen Fluß zwischen dem oberen Ende der Büchse 36 und dem Filterelement 28. Die Büchse 36 kann aus einem ausreichend starken, steifen und ölwiderstandsfähigen Material bestehen, vorzugsweise aus einem form­ baren Polymermaterial. Nylon hat sich als ein solches geeignetes Material erwiesen.

Das untere Ende der Büchse 36 endigt in einem rohrförmigen Ansatz 38, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des oberen Abschnittes der Büchse 36. Der Ansatz 38 ist vorzugsweise mit einer Mehrzahl von in Umfangs­ richtung beabstandeten radial einwärts vorstehenden Lappen oder Nasen 39 ver­ sehen, die locker in Eingriff mit dem Hals 25 stehen. Die Nasen 39 erleichtern dadurch die Orientierung des Ventiles 34 relativ zur Stirnplatte 16 beim Zusammen­ bau des Filters 10. Eine Schraubendruckfeder 40, die koaxial im Filterelement 28 angeordnet ist, liegt am zentralen Teil der Stirnkappe 30 an sowie am oberen Ende der Büchse 36 und sie drückt normalerweise die Büchse 36 abwärts in dichtenden Eingriff mit der Stirnplatte 16 an einer Position radial einwärts von den Einlaßöff­ nungen 26.

Das untere Ende der Büchse 36 trägt ferner eine ringförmige elastische Lippe 42 aus einem geeigneten flexiblen Material z. B. Nitril-Gummi, Silikon oder dergleichen. Die Lippe 42 erstreckt sich abwärts und radial auswärts von der Büchse 36 zum Eingriff mit der Stirnplatte 16 radial auswärts von den Einlaßöffnungen 26. Die Lippe 42 bildet somit eine Dichtung mit der Stirnplatte 16 und verhindert einen Fluß aus dem Filter heraus durch die Einlaßöffnungen 26 wenn der Motor nicht in Betrieb ist. Die elastische Lippe 42 löst sich von der Stirnplatte 16 beim Anlegen eines relativ niedri­ gen Druckes, der durch den Ölstrom durch die Einlaßöffnungen erzeugt wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und sie schließt wenn kein solcher Druck vorhanden ist. Das Ventil 34 kann als einstückige Einheit hergestellt werden indem die Lippendichtung 42 dauerhaft an der Büchse 36 mittels eines Klebstoffes angebracht wird oder mit Hilfe einer Festsitzpassung oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln. Vorzugs­ weise ist jedoch das gesamte Ventil 34 als einstückige Einheit geformt.

Im Normalbetrieb strömt Öl, das in die Filtereinheit 10 durch die Einlaßöffnungen 26 eintritt, aufwärts und radial nach außen wodurch das äußere Ende der elastischen Lippe 42 von der Stirnplatte 26 abgehoben wird, um eine Passage zwischen beiden zu schaffen. Das Öl strömt axial um und durch das Filterelement 28 in ein Mittelrohr, das vorzugsweise durch die Feder 40 gebildet ist, die koaxial mit dem Filterelement 28 angeordnet ist. Die Feder 40 erstreckt sich in diesem Fall über die gesamte Länge des Filterelementes 28 bis zur Anlage am Mittelabschnitt der Stirnkappe 30. Das zentrale Rohr kann aber auch aus einem konventionellen perforierten Metallrohr gebildet sein, wie nur anhand von Fig. 7 im Detail erläutert wird. Öl innerhalb der Feder 40 verläßt die Filtereinheit 10 durch die Auslaßöffnung 24 und strömt zurück durch die zentrale Passage in dem Zapfen oder Rohrstutzen zum Motor.

Solang das Filterelement 28 nicht ungebührlich verstopft ist, bleibt der rohrförmige Ansatz 38 der zylindrischen Büchse 36 in dichtendem Eingriff mit der Stirnplatte 16 infolge der Kraft der Feder 40. Sollte aber das Filterelement 28 zu sehr mit Schmutz verstopft sein, so daß sich ein Druck an den Einlaßöffnungen 26 über einen vor­ gegebenen Wert aufbaut, so wird die auf die Büchse 36 durch die Feder 40 ausge­ übte Kraft überwunden und die Büchse 36 wird aus der in Fig. 1 gezeigten Position in die in Fig. 2 dargestellte Position aufwärts bewegt. Der Ansatz 38 wird dadurch von der Stirnplatte 16 abgehoben, so daß Öl um den Rand des Ansatzes 38 sowie um und zwischen den Nasen 39 strömen und durch die Auslaßöffnung 24 abströmen kann. Das Öl kann auf diese Weise das verstopfte Filterelement 28 umgehen, so daß das erforderliche Öl den Motorteilen zugeführt wird trotz der Verstopfung des Filter­ elementes 28. Sollte das Filterelement 28 in noch stärkerem Ausmaß verstopft werden, so steigt der Druck an den Einlaßöffnungen 26 weiterhin wodurch die Feder 40 stärker zusammengedrückt und dadurch das Ende des Ansatzes 38 weiter weg von der Stirnplatte 16 bewegt wird. Dies ermöglicht es, daß ein stärkerer Ölstrom das Filterelement 28 umgeht infolge einer Zunahme der Verstopfung des Filterele­ mentes 28. Nimmt diese Beschränkung des Filterelementes 28 ab und dadurch der hierdurch verursachte Druck, so drückt die Feder 40 die Büchse 36 und den Ansatz 38 näher zur Stirnplatte 16, wodurch der das Filterelement 28 umgehende Ölstrom reduziert wird.

Die Feder 40 ist vorzugsweise allgemein tonnenförmig oder faßförmig ausgebildet mit Endabschnitten 41 und 43 mit kleinerem Durchmesser und einem Mittelabschnitt 45 mit größerem Durchmesser. Der Mittelabschnitt 45 der Feder 40 übt Kräfte radial auswärts gegen die Innenfläche des Filterelementes 28 aus, um das Filterelement 28 zu stabilisieren und seinen Zusammenbruch aufgrund des hohen Öldruckes zu verhin­ dern, der am Außenumfang des Filterelementes 28 entwickelt wird. Die Feder 40 übt ferner axiale Kräfte zwischen der Stirnwand 13 des Gehäuses 12 und der Büchse 36 des Ventiles 34 aus. Da die Feder 40 den Endabschnitt 41 mit kleinerem Durch­ messer als der Mittelabschnitt 45 hat, wird der Eingriff dieses Endabschnittes 41 gegen das obere Ende der Büchse 36 erleichtert. Die Feder 40 ist vorzugsweise mit geschliffenen Enden versehen, wobei beide Endabschnitte 41 und 43 im wesentli­ chen eben sind um weiterhin den Eingriff oder die Anlage zwischen den Endabschnit­ ten 41 und 43 einerseits sowie der Büchse 36 und der Stirnkappe 30 andererseits zu verbessern.

Die tonnenförmige Gestalt der Feder 40 ist auch insofern vorteilhaft als beide freien Enden der Feder, die typischerweise scharf sind, radial einwärts von der Innenfläche des Filterelementes 28 liegen, wodurch ein Aufreißen oder eine andere Beschädigung des gefalteten Papierfilterelementes 28 durch die Federenden vermieden wird. Die tonnenförmige Feder 40 kann somit vorteilhaft auch mit Filtereinheiten verwendet werden, die ein konventionelles Rückschlag-Ventil und ein separates Druckentla­ stungs-Ventil haben, wobei das konventionelle perforierte metallische Mittelrohr, wie es gegenwärtig verwendet wird, durch die Feder ersetzt wird. Dieser Aspekt der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 3 hat die Filtereinheit 50 ein äußeres Gehäuse 52, das an einem Ende durch eine integrale Stirnwand 54 geschlossen ist. Das andere Ende des Gehäuses 52 ist mit einer Verstärkungs-Stirnplatte 56 versehen. Die Stirnplatte 56 ist mit einer zentralen Auslaßöffnung 58 versehen, die durch einen mit Innengewinde versehenen Hals 60 gebildet ist, der auf einen mit Außengewinde versehenen Zapfen oder einen Rohrstutzen (nicht gezeigt) geschraubt werden kann. Die Stirnplatte 56 ist ferner mit einer Mehrzahl von Einlaßöffnungen 72 ausgestattet, die es erlauben, das zu filterie­ rende Öl ins Innere der Filtereinheit 50 einströmen kann. Ein hohles zylindrisches Filterelement 64 aus einem üblichen harzimprägnierten gefalteten Papier oder einem anderen geeigneten Filtermaterial ist im Gehäuse 52 angeordnet. Eine kreisförmige Stirnkappe 66 ist an dem Ende des Filterelementes 24 angrenzend an die geschlosse­ ne Stirnwand 54 befestigt.

Eine tonnenförmige Schraubendruckfeder 68 ist im Filterelement 64 des Filters 50 eingebaut. Die Feder 64 hat Endabschnitte 70 und 72 mit kleinerem Durchmesser und einen zentralen Abschnitt 73 mit größerem Durchmesser. Das obere Ende 70 der Feder 68 liegt an der kreisförmigen Endkappe 66 an, die ihrerseits an der Stirnwand 54 des äußeren Gehäuses 52 anliegt. Das untere Ende 72 der Feder 68 liegt auf dem oberen Ende 74 eines Gehäuses 76 auf, das ein übliches Druckentlastungs-Ventil 78 umschließt. Die Filtereinheit 50 ist ferner mit einem üblichen separaten Rückschlag- Ventil 80 versehen, das angrenzend an die Stirnplatte 56 eingebaut ist. Durch Positionierung der Enden 70 und 72 der Feder 68 radial einwärts von der inneren Oberfläche des Filterelementes 64 wird ein Aufreißen oder eine andere Beschädigung des gefalteten Papierfilterelementes 64 durch die Federenden vermieden. Ferner erleichtert die tonnenförmige Gestalt der Feder 68 das Einsetzen der letzteren in das Filterelement 64 beim Zusammenbau der Federeinheit 50.

Eine alternative Ausführungsform des kombinierten Rückschlag/Entlastungs-Ventiles nach der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist ein zylindrisches Dichtelement vorzugsweise in Form einer L-förmigen Büchse 90 am unteren Ende des Filterelemen­ tes 28 durch geeignete Mittel wie z. B. Klebstoff angebracht. Die L-förmige Büchse 90 kann aus jedem ausreichend festen stabilen Material mit relativ glatter Oberfläche hergestellt sein und sie besteht vorzugsweise aus Stahl. Das einstückige Rück­ schlag/Entlastungs-Ventil 92 umfaßt eine feste zylindrische Büchse 94, die im Filterelement 28 eingebaut ist und die sich axial relativ zu der L-förmigen Hülse 90 bewegen kann. Wie in der ersten Ausführungsform des Ventiles hat die Büchse 94 am unteren Ende einen rohrförmigen Ansatz 96, der vorzugsweise mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten radial einwärts vorstehenden Nasen 98 versehen ist. Das untere Ende der Büchse 94 trägt ferner eine elastische Lippe 100, die sich abwärts und radial auswärts von der Büchse 94 erstreckt zum Eingriff mit der Stirnplatte 16 radial auswärts von den Einlaßöffnungen 26. Die Lippe 100 bildet somit eine Dichtung mit der Stirnplatte 16 und verhindert einen Ölfluß aus dem Filter heraus durch die Einlaßöffnungen 26 wenn der Motor nicht in Betrieb ist.

Die äußere Oberfläche der Büchse 94 ist mit einer ringförmigen Dichtung 102 ver­ sehen, die in dichtendem Eingriff mit dem axial verlaufenden Abschnitt 104 der L- förmigen Hülse 90 steht. Die letztere hat eine ausreichende Länge und die Dichtung 102 ist so positioniert, daß ein dichtender Eingriff zwischen beiden Teilen über den gesamten Bereich der axialen Gleitbewegung der Büchse 94 aufrecht erhalten wird. Das Ventil 92 kann als einstückige Einheit hergestellt werden indem die Lippendich­ tung 100 und die Dichtung 102 permanent an der Büchse 94 angebracht werden mit Hilfe eines Klebstoffes oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln. Vorzugsweise ist jedoch das gesamte Ventil 92 als einstückige Einheit geformt.

Die Dichtung 102 kann aus jedem geeigneten elastomeren Material bestehen, z. B. Urethan-Polymer oder Nitril-Gummi. Die Dichtung 102 kann auch jede geeignete konstruktive Gestalt haben, z. B. eine Mehrzahl von Dichtlippen, wie in Fig. 4 dargestellt, oder sie kann ein O-Ring sein, wie in Fig. 5 gezeigt oder sie kann aus einer Reihe von O-Ringen gebildet sein.

Das Ventil 92 arbeitet im wesentlichen in derselben Weise wie das Ventil 34 nach den Fig. 1 und 2. Die elastische Lippe 100 löst sich von der Stirnplatte 16 wenn ein relativ niedriger Druck durch das durch die Einlaßöffnungen 26 strömende Öl aufgebaut wird und sie schließt, wenn kein solcher Druck vorhanden ist. Sollte das Filterelement 28 stärker verschmutzt werden, so daß sich an den Einlaßöffnungen ein Druck oberhalb einer vorgegebenen Größe aufbaut, so wird die von der Feder 40 auf die Büchse 94 ausgeübte Kraft überwunden und die Büchse 94 wird aufwärts be­ wegt. Der rohrförmige Ansatz 96 wird dadurch von der Stirnplatte 16 abgehoben, so daß Öl um den Rand des rohrförmigen Ansatzes 96 und um und zwischen den Nasen 98 strömen und durch die Auslaßöffnung 34 abströmen kann, wodurch der Ölstrom das verstopfte Filterelement 28 umgehen kann. Sollte eine Reduzierung diese Be­ schränkung des Filterelementes 28 und des dadurch verursachten Druckes eintreten, so drückt die Feder 40 die Büchse 94 und den rohrförmigen Ansatz 96 näher zur Stirnplatte 16. Während jeder axialen Bewegung der Büchse 94 bleibt die ringförmige Dichtung 102 in dichtem Eingriff mit dem axial verlaufenden Abschnitt 104 der L- förmigen Hülse 90, um ein unerwünschtes Umgehen des Filterelementes 28 zu verhindern.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlag/Entlastungs- Ventiles ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Ein einstückiges Rückschlag- und Entlastungs-Ventil 110 ist mit einer festen zylindrischen Büchse 112 versehen. Das untere Ende der Büchse 112 endigt in einem rohrförmigen Ansatz 114, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des oberen Abschnittes der Büchse 112. Der Ansatz 114 ist vorzugsweise mit einer Mehrzahl von in Umfangs­ richtung beabstandeten radial einwärts vorstehenden Nasen oder Lappen 116 ver­ sehen, welche die Orientierung des Ventiles 110 relativ zur Stirnplatte 16 beim Zusammenbau der Filtereinheit erleichtern.

Die äußere Oberfläche des Ansatzes 114 ist mit einem ringförmigen Bund 118 versehen. Eine ringförmige elastische Lippe 120 aus einem geeigneten Material wie Nitril-Gummi, Silikon oder dergleichen, kann um den Ansatz 114 oberhalb des Bundes 118 aufgesetzt werden (wobei die elastische Lippe 120 erweitert und über den Bund 118 geschoben wird worauf sie sich aufgrund ihrer Elastizität um den Einsatz 114 fest anlegt). Die Lippe 12b erstreckt sich abwärts und radial auswärts von der Büchse 112 zur Anlage an der Stirnplatte der Filtereinheit radial auswärts von den Einlaßöffnungen. Die Lippe 120 wirkt somit als Rückschlag-Ventil und sie bildet eine Dichtung mit der Stirnplatte und verhindert einen Fluß aus dem Filter heraus durch die Einlaßöffnungen wenn der Motor nicht in Betrieb ist.

Die äußere Oberfläche der Büchse 112 ist mit einer ringförmigen Dichtung 122 versehen, z. B. einem O-Ring wie in Fig. 5 dargestellt. Der I-Ring 122 steht in dichtendem Eingriff mit einer axial verlaufenden Oberfläche angrenzend an die innere Oberfläche des zylindrischen Filterelementes praktisch in derselben Weise wie die ringförmige Dichtung 102 nach der Ausführungsform von Fig. 4, d. h. er steht in dichtendem Eingriff mit dem axial verlaufenden Abschnitt 104 der L-förmigen Hülse 90 dieser Ausführungsform. Das Ventil 110 arbeitet als Druckentlastungs-Ventil in derselben Weise wie die Ventile der oben beschriebenen Ausführungsformen.

In dieser Ausführungsform ist die Büchse 112 vorzugsweise mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten radial einwärts verlaufenden Rippen 124 ver­ sehen. Die Rippen 124 schaffen eine ausreichende Eingriffsfläche für ein zentrales Rohr wie z. B. die Feder 40 nach den Ausführungsformen 1, 2 und 4, wobei sie eine Reduzierung der Materialmenge ermöglichen die verwendet wird zur Bildung der Büchse 112. Die Büchse 112 ist mit wenigstens drei radialen Abstützungen und vorzugsweise mit sechs im Abstand angeordneten Rippen 124 versehen, wie in Fig. 6 dargestellt ist.

In der Ausführungsform nach Fig. 7 wird ein kombiniertes Rückschlag/Entlastungs- Ventil nach der Erfindung in einer Filtereinheit 130 verwendet, die ein übliches perforiertes metallisches zentrales Rohr 132 hat. Das Ventil 92 ist identisch mit demjenigen in Fig. 4 und es werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente verwendet.

Eine allgemein Z-förmige Hülse 134 ist am unteren Ende des Filterelementes 28 anstelle der L-förmigen Hülse 90 der Ausführungsform nach Fig. 4 angebracht. Die Z-förmige Hülse 134 hat einen axial verlaufenden Mittelabschnitt 136, einen ringför­ migen Flansch 138, der sich radial auswärts vom unteren Ende der Hülse 134 erstreckt und einen ringförmigen Flansch 140, der sich radial einwärts vom oberen Ende der Hülse 134 aus erstreckt.

Eine Feder 142, z. B. eine Schraubendruckfeder oder eine Wellenfeder oder der­ gleichen, die koaxial im Filterelement 28 eingebaut ist liegt am einwärts verlaufenden Flansch 140 und am oberen Ende der Büchse 94 an und drückt normalerweise die letztere abwärts in dichtenden Eingriff mit der Stirnplatte 16 in einer Position radial einwärts von den Einlaßöffnungen 26. Das Ventil 92 arbeitet in derselben Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, es kann jedoch in Verbindung mit einem konventionellen perforierten metallischen zentralen Rohr 132 verwendet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 8 ist ein einstückiges kombiniertes Rückschlag/Entlastungs-Ventil 150 vorgesehen. Wie bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 4 ist eine L-förmige Hülse 90 am Ende des Filterelementes 28 durch geeignete Mittel wie z. B. Klebstoff befestigt.

Das Ventil 150 hat eine feste zylindrische Büchse 152, die im Filterelement 28 eingebaut ist und sie kann sich axial relativ zu der L-förmigen Hülse 90 verschieben. Das untere Ende der Büchse 150 endigt in einem Paar radial beabstandeter rohrförmi­ ger Ansätze 154 und 156. Das untere Ende des äußeren Ansatzes 154 trägt eine elastische Lippe 158, die sich abwärts und radial auswärts erstreckt zur Anlage an der Stirnplatte 16 radial auswärts von den Einlaßöffnungen 26.

Die äußere Oberfläche der Büchse 150 ist mit einer ringförmigen Dichtung 160 versehen, die in dichtendem Eingriff mit dem axial verlaufenden Abschnitt 104 der Hülse 90 steht. Der axiale Abschnitt 104 ist von ausreichender Länge und die Dichtung 160 ist so positioniert, daß ein Dichtungseingriff zwischen beiden über den gesamten Bereich der axialen Gleitbewegung der Büchse 150 beibehalten wird. Die Dichtung 160 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, z. B. Nitril-Gummi, Silikon oder dergleichen und sie kann jede geeignete Konstruktion haben z. B. in Form eines O-Ringes, einer Gruppe von O-Ringen oder sie kann eine Mehrzahl von Dicht­ lippen umfassen, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

Normalerweise drückt die Feder 40 die Büchse 152 nach unten, so daß das Ende des inneren Ansatzes 156 dicht an der Stirnplatte 16 anliegt in einer Position radial einwärts von den Einlaßöffnungen 26. Zusätzlich ist der innere Ansatz 156 mit einer Mehrzahl von radial gerichteten in Umfangsrichtung beabstandeten Entlastungsöff­ nungen 162 versehen. Ein Öldurchgang durch die Öffnungen 162 ist normalerweise gesperrt durch eine ringförmige elastische innere Lippendichtung 164, die an der inneren Oberfläche der Büchse 152 befestigt ist. Sollte das Filterelement 28 stärker verschmutzt werden, so daß sich ein Druck oberhalb einer vorgegebenen Größe aufbaut, so wird die innere Lippendichtung 164 radial einwärts verformt, so daß Öl durch die Öffnungen 162 fließen und durch die Auslaßöffnung 24 austreten kann, so daß der Ölstrom das verstopfte Filterelement 28 umgehen kann.

In dieser Ausführungsform ist das Ventil 150 somit in der Lage, als Entlastungs- Ventil zu wirken ohne daß eine axiale Bewegung der Büchse 152 erforderlich ist. Die letztere kann jedoch trotzdem axial im Filterelement 28 und in der L-förmigen Hülse 90 gleiten falls sich ein Druck bis zu der Höhe aufbaut, daß die Kraft der Feder 40 überwunden wird, da der erforderliche Druck zur Überwindung der flexiblen inneren Dichtung 164 kleiner ist als derjenige, der erforderlich ist, die Kraft der Feder 40 zu überwinden. Sollte daher der Druck auf eine unerwünschte Höhe steigen trotz der Abströmung des Öls durch die Entlastungs-Öffnungen 162, wird die Büchse 152 nach oben bewegt so daß der innere Ansatz 156 von der Stirnplatte 16 gelöst wird. Hierdurch wird es ermöglicht, daß das Öl um den Rand des inneren Ansatzes 156 strömt und durch die Auslaßöffnung 24 austritt, so daß zusätzliches Öl das ver­ stopfte Filterelement 28 umgeht.

Das Kombinationsventil 150 kann als einstückige Einheit ausgeführt sein indem die Dichtlippe 158, die Dichtung 160 und die innere Dichtlippe 164 dauerhaft an der Büchse 152 mittels eines Klebstoffes oder anderer geeigneter Befestigungsmittel befestigt werden. Vorzugsweise ist jedoch das gesamte Ventil 150 als einstückige Einheit geformt.

In einigen Fällen, wenn der gewünschte Druck, bei dem das Entlastungs-Ventil aktiviert wird, relativ hoch ist, kann eine zusätzliche Verstärkungsfeder 166 erforder­ lich sein. Die Feder 166 ist in einer ringförmigen Nut 168 angeordnet, die an der radial einwärts gerichteten Oberfläche der inneren Dichtung 164 ausgebildet ist gegenüber den Entlastungsöffnungen 162. Die Feder 166 übt eine radial auswärts gerichtete Kraft aus, um die innere Lippendichtung 164 gegen den inneren Ansatz 156 anzupressen. Eine größerer Druck ist somit erforderlich, um die Verstärkungs­ feder 166 zu überwinden und ebenso die innere Lippendichtung 164 selbst, ehe Öl durch die Entlastungs-Öffnungen 162 strömen und dadurch das Filterelement 28 umgehen kann.

Claims (26)

1. Fluid-Filter mit einem äußeren Gehäuse, der eine Mittelachse hat, ferner ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende, eine Stirnplatte, die im offenen Ende des Gehäuses angebracht ist und die eine zentrale Fluid-Auslaßöffnung und mehrere Fluid-Einlaßöffnungen aufweist, die um die Auslaßöffnung angeordnet sind, ein hohles zylindrisches Filterelement, das innerhalb des Gehäuses und der Stirnplatte angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein ein­ stückiges Rückschlag/Entlastungs-Ventil das eine zylindrische Büchse auf­ weist, die längs der Mittelachse des Gehäuses relativ zur Stirnplatte beweg­ lich ist, daß ein Ende der Büchse im Filterelement angeordnet und das andere Ende normalerweise in Eingriff mit der Stirnplatte steht radial einwärts von den Einlaßöffnungen und radial auswärts von der Auslaßöffnung, und daß eine elastische ringförmige Lippe vorgesehen ist, die sich von der Büchse aus erstreckt und die normalerweise in Eingriff mit der Stirnplatte radial auswärts von den Einlaßöffnungen steht, und durch Vorspannmittel, die im Filterele­ ment angeordnet sind, und die normalerweise die zylindrische Büchse des Ventiles in Eingriff mit der Stirnplatte drücken.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse und die Lippe integral geformt sind, um ein einstückiges Ventil zu bilden.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel eine Schraubendruckfeder aufweisen, die innerhalb des Filterelementes angeordnet ist.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser von einem der Endabschnitte der Feder kleiner ist als der Durchmesser ihres Mittelabschnittes.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Feder angrenzend an die Büchse im wesentlichen eben ist, um den Eingriff zwischen dem Endabschnitt und der Büchse zu verbessern.

6. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser beider Endabschnitte der Feder kleiner ist als der Durchmesser ihres Mittelabschnit­ tes.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse eine Mehr­ zahl von in Umfangsrichtung beabstandeten radial einwärts vorstehenden Nasen aufweist.

8. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse des Ventiles aus einem formbaren Polymermaterial gebildet ist.

9. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse aus Nylon besteht.

10. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement mit einer elastomeren ringförmigen Dichtung versehen ist, die in dichtem Eingriff mit der Büchse steht.

11. Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dich­ tung integral mit dem Filterelement geformt ist.

12. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrisches Dicht­ element am Filterelement angebracht ist, daß eine elastomere ringförmige Dichtung an der Büchse angebracht ist, und daß die elastomere ringförmige Dichtung in dichtendem Eingriff mit dem zylindrischen Dichtelement während des gesamten Bereichs der axialen Bewegung der Büchse steht.

13. Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere ringför­ mige Dichtung aus einer Dichtung vom Wischer-Typ mit einer Mehrzahl von Dichtlippen besteht.

14. Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere ringför­ mige Dichtung aus einem O-Ring besteht.

15. Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse und die Lippe integral geformt sind zur Bildung eines einstückigen Ventiles.

16. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Büchse mit einem ringförmigen Bund versehen ist und die elastische ringförmige Lippe unter Spannung auf der Büchse sitzt, und daß der ringförmi­ ge Bund zwischen der elastischen Lippe und dem Ende der Büchse liegt, das an die Stirnplatte angrenzt, um die elastische Lippe auf der Büchse zu halten.

17. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse eine Mehr­ zahl von in Umfangsrichtung beabstandeten radial einwärts vorstehenden Rippen an dem Ende aufweist, das an die Vorspannmittel angrenzt, und daß die Rippen eine Stützfläche für die Vorspannmittel bilden.

18. Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Dichtelement einen einwärts verlaufenden Flansch aufweist, daß das Filter ferner ein perforiertes Rohr aufweist, das im Filterelement angeordnet ist, und daß Vorspannmittel koaxial innerhalb des Filterelementes zwischen dem einwärts verlaufenden Flansch und dem Ende der Büchse eingebaut sind, und daß durch die Vorspannmittel normalerweise die Büchse in dichtendem Ein­ griff mit der Stirnplatte gedrückt wird.

19. Filter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement eine Z-förmige Hülse aufweist.

20. Fluid-Filter mit einem äußeren Gehäuse, das eine zentrale Achse hat, ferner ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende, eine Stirnplatte, die im offenen Ende des Gehäuses angebracht ist und die eine zentrale Fluid-Auslaßöffnung und eine Mehrzahl von Fluid-Einlaßöffnungen aufweist, die um die Auslaßöff­ nung angeordnet sind, ferner mit einem hohlen zylindrischen Filterelement, das vom Gehäuses und der Stirnplatte umschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Z-förmige Hülse, die an dem Ende des Filterelementes befestigt ist, das zur Stirnplatte benachbart ist, ferner durch ein perforiertes Rohr, das im Filterelement eingebaut ist und das sich zwischen dem geschlossenen Ende des Gehäuses und der Z-förmigen Hülse erstreckt, ferner durch ein einstücki­ ges Rückschlag/Entlastungs-Ventil, welches eine zylindrische Büchse auf­ weist, die längs der zentralen Achse des Gehäuses bezüglich der Stirnplatte beweglich ist, und von der ein Ende in dem Filterelement angeordnet ist während ihr anderes Ende normalerweise in Eingriff mit der Stirnplatte radial einwärts von den Einlaßöffnungen und radial auswärts von der Auslaßöffnung steht, ferner durch eine elastische ringförmige Lippe, die sich von der Büchse aus erstreckt und normalerweise in Eingriff mit der Stirnplatte radial auswärts von den Einlaßöffnungen steht, sowie durch Vorspannmittel, die im Filterele­ ment und zwischen der Z-förmigen Hülse und dem Ende der Büchse angeord­ net sind, um normalerweise die Büchse in Eingriff mit der Stirnplatte drücken.

21. Filter nach Anspruch 12 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zylin­ drische Büchse an ihrem zur Stirnplatte benachbarten Ende ein Paar radial beabstandete innere und äußere rohrförmige Ansätze aufweist, daß der äußere Ansatz die elastische Lippe trägt und das Ende des inneren Ansatzes normalerweise in Eingriff mit der Stirnplatte in einer Position radial einwärts von den Einlaßöffnungen steht, daß der innere Ansatz eine Mehrzahl von radial gerichteten in Umfangsrichtung beabstandeten Entlastungsöffnungen hat, die in Verbindung mit der Fluid-Auslaßöffnung stehen, wobei die Entla­ stungsöffnungen normalerweise durch eine ringförmige elastische innere Lippendichtung gesperrt sind, die an der inneren Oberfläche der Büchse der Druck an den Einlaßöffnungen einen vorgegebenen Wert übersteigt die innere Lippendichtung radial einwärts verformt wird, so daß das Fluid durch die Entlastungsöffnungen strömen und durch die Auslaßöffnung austreten kann.

22. Filter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse und die Lippendichtung integral ausgebildet sind zur Bildung eines einstückigen Venti­ les.

23. Filter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ferner eine Verstärkungsfeder aufweist, die in einer ringförmigen Nut angeordnet ist, welche an der radial einwärts gerichteten Oberfläche der inneren Lippendich­ tung und gegenüber den Entlastungsöffnungen ausgebildet ist, und daß die Verstärkungsfeder eine radial auswärts gerichtete Kraft ausübt, um die innere Lippendichtung gegen den inneren Ansatz der Büchse anzudrücken.

24. Fluid-Filter mit einem äußeren Gehäuse, das ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende hat, einem hohlen zylindrischen Filterelement in dem Gehäuse einer Stirnplatte, die im offenen Ende des Gehäuses befestigt ist und die eine zentrale Fluid-Auslaßöffnung und mehrere Fluid-Einlaßöffnungen aufweist, die um die Auslaßöffnung angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Schrau­ benfeder, die in dem Filterelement angeordnet ist und die einen Endabschnitt hat, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Mittelabschnit­ tes der Feder.

25. Filter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder sich über praktisch die gesamte Länge des Filterelementes erstreckt, und daß der Mittelabschnitt der Feder eine auswärts gerichtete Kraft gegen das Filter­ element ausübt.

26. Filter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser beider Endabschnitte der Feder kleiner ist als der Durchmesser ihres Mittel­ abschnittes.