DE60306260T2

DE60306260T2 - Einteilige Filterkartusche mit röhrenförmigem Filtermaterial und angegossenen Ring- und Axialrippen

Info

Publication number: DE60306260T2
Application number: DE60306260T
Authority: DE
Inventors: Kenneth J. Lake Orion Parker; Jorge A. Auburn Hills Moreno; Chuck Troy Chang; Jr. William J. Romeo Gorski
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: JP2004000968A; EP1366790A1; US20030213739A1; JP4374566B2; DE60306260D1; EP1366790B1; US6722508B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft spezielle Filter in Fluidsystemen und insbesondere bezieht sie sich auf Fluidsysteme der Bauart, die Hydraulikfluid oder Motorenöl verwenden und noch spezieller betrifft die Erfindung die Fluidströmung in einem hydraulischen Betätigungskreis des Ventilabschaltsystems eines Verbrennungsmotors. Einige dieser Fluidsysteme verwenden spezielle Filter in Gestalt austauschbarer Filterpatronenanordnungen, die für eine Durchströmung in einer Richtung ausgelegt sind. Ein Beispiel ist in der EP 1088720 A2 erläutert, die ein Filter zur Verwendung bei dem Scheibenwaschsystem eines Kraftfahrzeugs beschreibt.
Bei bestimmten Kraftfahrzeugmotoranwendungen besteht der Wunsch, eine Einfüllzugangsöffnung in dem hydraulischen Kreis zur Ventilabschaltung zu haben, um Fluid bei der Wartung zuzugeben und die Wartungsöffnung nach dem Einfüllen abzudichten. Die Einfüllzugangsöffnung muss zweckmäßigerweise für die Schwerkraftbefüllung zweckentsprechend liegen und doch nach dem Befüllen den Betriebsdrücken und der Strömung während des Motorbetriebs standhalten. Um einen zwe ckentsprechenden Ort und eine ordnungsgemäße Zugangsmöglichkeit zu dem hydraulischen Abschaltkreis zu haben und um das Einfüllen von Fluid unter Schwerkraftwirkung zu ermöglichen, ist es notwendig, die Einfüllzugangsöffnung derart anzuordnen, dass während des Betriebs eine zu der Strömung unter Schwerkraftwirkung während des Füllens entgegengesetzte Strömung zu einem Zweigkanal auftritt. Wenn der Wunsch besteht, für eine Filtrierung des Fluids während des Einfüllens und während des Motorbetriebs Vorsorge zu treffen, hat diese Anordnung der Öffnung die Verwendung von Kartuschenfiltern zum Schutz des Fluids in dem Kreis gegen Verschmutzung während des Einfüllens und während des Motorbetriebs kompliziert.
Dort wo eine Einfüllöffnung in den hydraulischen Fluidkreis für die Motorventilabschaltung vorgesehen ist und wo diese Einfüllöffnung nach dem Einfüllen durch die Einfüllöffnung mittels eines abnehmbaren Stopfens abgedichtet wird, besteht demgemäß der Wunsch, ein Filter in der Einfüllöffnung vorzusehen, um das Einschleppen von irgendwelchen Verunreinigungen oder Fremdstoffen, die in dem zugefügten Fluid enthalten sind, in das Getriebe zu verhüten und eine Filtrierung des Fluidstroms in der umgekehrten Richtung während des Motorbetriebs zu haben.
Das Problem ist noch komplizierter, wenn die Füllöffnung unter Ausbildung einer Dreiwege-Verzweigung von einem Kanal in dem Fluidkreis abzweigt. Eine solche Anordnung erlaubt das Einfüllen von Fluiden unter Schwerkraftwirkung in den Motorölsumpf über den vertikalen Zweig des Kanals. Wenn nach Beendigung des Einfüllvorgangs der abnehmbare Stopfen eingefügt und abgedichtet ist, tritt ein Strom in der umgekehrten Richtung zu dem anderen Zweig auf, wodurch von dem Filter während des Fluideinfüllens etwa zurückgehaltene Fremdstoffe oder Verschmutzungen aus diesem wieder herausgespült werden. Demgemäß besteht der Wunsch zur Schaffung einer einfachen und kostengünstigen austauschbaren Filterkartusche oder -patrone, die eine Strömung in zwei Richtungen in der Einfüllöffnung und außerdem eine Strömung zu einer Abzweigung gestattet, ohne dass sie das Einspülen von Fremdkörpern oder von während des Füllvorgangs abgesondertem Material in den Betriebskreislauf möglich macht.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist, erfüllt die oben erläuterten Wünsche und schafft eine im Wesentlichen zylindrische Filterkartuschenanordnung zum Einfügen in einen Fluidstromkreis wie auch zur Verwendung in einem Hydraulikkreis zur Motorventilabschaltung. Die Kartusche wird in eine in dem Fluidkreis vorgesehen Füllöffnung eingesetzt und darin durch einen abnehmbaren Stopfen abgedichtet nachdem Fluid über die Einfüllöffnung zu dem System zugegeben worden ist. Die Kartusche erlaubt eine umgekehrte Axialdurchströmung während des Füllvorgangs und eine umgekehrte axiale und radial nach außen zu gerichtete Durchströmung zu einem Zweigkreis nach der nach dem Füllvorgang erfolgter Einfügung des abnehmbaren Stopfens und verhindert, dass Fremdstoffe, die in dem Filter während des Füllvorgangs zurückgehalten wurden, über den Zweigkanal während des Motorbetriebs in den Fluidkreis gelangen. Das Filter ist eine einstückige, austauschbare Kartusche (Patrone), die in die Füllöffnung einsetzbar und in dieser abgedichtet ist.
Das Filter gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen im Wesentlichen zylindrischen Aufbau auf und ist vorzugsweise aus einem Siebmaterial ausgebildet, wobei ein Ende offen ist und eine Wand aus Siebmaterial das gegenüber liegende Ende des zylindrischen Aufbaus verschließt. Das Siebmaterial ist mit Kunststoff oder Spezialkunstharzmaterial (engineered resin material) so überformt (overmodled), dass axial voneinander beabstandete ringförmige Abstützrippen mit einer ringsum vorgesehenen Ringdichtung zur Abtrennung von dem Zweigkanal in dem Fluidkreis ausgebildet sind, um eine axiale Rückströmung durch das querliegende Sieb und eine radial nach außen zu dem Zweigkanal gerichteten Strömung zu ermöglichen. Bei der gegenwärtig bevorzugten praktischen Ausführung ist das Siebmaterial durch Spritzgießen überspritzt, wobei das Siebmaterial bei einer Ausführungsform ein zylindrisches Stück und eine ebenes scheibenförmiges Stück für das geschlossene Ende und bei einer anderen Ausführungsform ein konische Stück aufweist, wobei diese Stücke in eine Overmoldingform zur Herstellung einer einstückigen Filterkartusche eingelegt werden. Die vorliegende Erfindung schafft somit eine neue austauschbare Filterkartusche zum Filtrieren während einer beim Filtern in zwei Richtungen erfolgenden axialen Durchströmung und einer radial nach außen gerichteten Strömung, die kostengünstig verhältnismäßig einfach herzustellen ist und die eine vollständige Aussteifung des Filtermaterials durch das Anformen von Kunststoffversteifungsrippen ergibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Schnitt durch einen Teil eines hydraulischen Motorventilabschaltkreises, der eine Einfüllöffnung aufweist und mit einem Sumpf über einen Zweigkanal in Verbindung steht, wobei eine abnehmbarer Zugangsstopfen mit gestricheltem Umriss veranschaulicht ist;
2 ist ein Schnittbild längs der Schnittlinie 2-2 der 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht der aus der Einfüllöffnung herausgenommenen Kartuschenanordnung;
4 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Filterkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Schnittbild längs der Linie 5-5 der 4 und
6 ist eine perspektivische Ansicht der Kartusche nach 4.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezugnehmend auf die 1 bis 3 ist dort die erfindungsgemäße Kartuschenanordnung allgemein mit 10 bezeichnet und in eine Füllöffnung 12 eingesetzt veranschaulicht, welche in einem Konstruktionsteil 14 ausgebildet ist, das einen Fluidkreis begrenzt, bei dem es sich um einen Motorventilabschaltkreis handeln kann, der einen Verbindungskanal 16 des Fluidsystems aufweist, der die Füllöffnung 12 mit einem Zweigkanal 18 verbindet, welcher mit dem Kanal 16 kommuniziert. Die Filteranordnung 10 ist für eine Betriebsweise bestimmt, bei der das System durch die Füllöff nung 12 befüllt und dann ein Stopfen 20 eingefügt wird, um die Öffnung abzudichten. Während des Füllvorgangs filtert die Filteranordnung 10 Fremdstoffe aus den Fluid aus, das durch die Füllöffnung und sodann als ein Strom unter Schwerkraftwirkung durch den Kanal 16 und in das (nicht dargestellte) zu versorgende System strömt. Sodann werden der Zugangsstopfen 20 in den Kanal 12 eingefügt und der Kanal abgedichtet. Anschließend arbeitet das System derart, dass Druckfluid durch den Zweigkanal 18 radial durch die Filteranordnung 10 und nach unten durch das Filter in den Kanal 16 zur Einleitung in das System gelangt.
Bezugnehmend auf die 1, 2 und 3 ist dort eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der das Filter 10 ein hohles zylindrisches Teil 22 aufweist, das aus einem porösen Material hergestellt ist, wobei ein Ende offen und das andere Ende durch ein verhältnismäßig dünnes, quer verlaufendes Teil 24 verschlossen ist, das aus einem entsprechenden porösen Material hergestellt ist. Bei den gegenwärtig bevorzugten praktischen Ausführungen der Erfindung weisen die porösen Teile 22, 24 Siebe auf, die in einer gewebten oder maschenförmigen Konfiguration ausgebildet und vorzugsweise aus rostfreiem Stahlmaterial hergestellt sind; zu bemerken ist aber, dass auch andere Materialien verwendet werden können, die mit dem Fluid, dem das Filter 10 ausgesetzt ist, verträglich sind.
Bezugnehmend auf die 2, 3 weist das Filter der Anordnung 10 eine über den Teilen 22, 24 ausgebildete Anformung (overmolding) aus einem geeigneten Material, wie z.B. einem Polyamidmaterial, das teilweise mit Glaspartikel gefüllt ist, auf. Die Anformung weist eine ringförmige Rippe 26, die anschließend an das offene Ende des porösen Teils 22 ausgebildet ist und eine zweite ringförmige Rippe auf, die an dem gegenüberliegenden Ende des Teils 22 anschließend an das querverlaufende Teil 24 angeformt ist, wobei die zweite ringförmige Rippe mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet ist.
Eine dritte ringförmige Rippe 30 ist jeweils axial beabstandet zwischen den Rippen 26, 28 ausgebildet und mit den Rippen 26, 28 jeweils durch axial verlaufende, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Längsstreben oder Rippen 32, 34 verbunden.
Die Zwischenrippe 30 weist eine rings um ihren Außenumfang ausgebildete Ringnut 36 auf, wobei in die Ringnut ein O-Ring 38 zur Abdichtung zwischen dem Umfang der Rippe 30 und der Innenseite des Kanals 16 eingesetzt ist. Die Filteranordnung 10 kann so vor dem Füllen von dem oberen Ende her in den Kanal 16 eingesetzt werden; dabei wird der Dichtstopfen 22 nach der Montage des Konstruktionsteils 14 des Fluidkreise bspw. an einem Motor eingefügt.
Bezugnehmend auf die 4, 5 und 6 ist dort eine alternative Ausführungsform der Filterkartusche allgemein mit 40 bezeichnet und weist einen rohrförmigen, im Wesentlichen zylindrischen, porösen Filterabschnitt 42 auf, der vorzugsweise aus einem gewebten Siebmaterial, wie etwa rostfreiem Stahl, hergestellt ist. Die Kartusche 40 weist einen ringförmigen konischen Abschnitt aus porösem Filtermaterial 44 auf, der an dem unteren Ende des zylindrischen Abschnitts 42 befestigt ist; dabei ist der konische Abschnitt 44 längs seines unteren Randes 46 an einer im Wesentlichen geraden Kante oder einer linearen Anordnung verschlossen.
Das obere Ende des Siebabschnitts 42 ist offen und an ihm ist eine ringförmige Rippe 48 durch Anformen (overmolding) ausgebildet, während das untere Ende des konischen Abschnitts 44 eine querverlaufende, im Wesentlichen geradlinige Rippe 50 aufweist, die durch Anformen an ihm ausgebildet ist. Über der Verbindungsstelle des unteren konischen Siebs 44 und des oberen zylindrischen Siebs 42 ist eine mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet ringförmige Rippe 52 angeformt, wobei die Rippe 52 eine rings um ihren Außenumfang ausgebildete Ringnut 53 zur Aufnahme eines (in den 4 bis 6 nicht dargestellten) geeigneten Dichtungsrings aufweist. Die ringförmigen Rippen 48, 52 sind durch eine Anzahl in Achsrichtung sich erstreckender, im Wesentlichen gerader Längsstreben oder Rippen 54, 56 miteinander verbunden, die in Umfangsrichtung rings um das Sieb 42 voneinander beabstandet sind. Die untere querverlaufende Rippe 50 ist mit der ringförmigen Rippe 52 durch die axial verlaufenden Rippen 58, 60 verbunden, wozu zu bemerken ist, dass alle Rippen 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60 vorzugsweise in einem einzigen Vorgang in der Weise angeformt werden, dass die Siebteile 42, 44 in eine (nicht dargestellte) Form eingelegt und Kunstharzmaterial an sie angeformt wird, worauf die mit den Anformungen versehene Kartusche 40 aus der Form entnommen wird.
Zu bemerken ist, dass bei dem Filter 40 vor dem in ähnlicher Weise wie bei der Filtermontage nach den 1, 2 erfolgenden Einbau des Filters in den Kanal 16 ein Dichtring 38 in die Nut 53 eingesetzt ist.
Die vorliegende Erfindung schafft somit eine kostengünstige und einfache Lösung des Problems der Filtrierung eines Stroms in einem Fluidkreis, bei der es erforderlich ist, das Fluid während eines Füllvorgangs in der Axialrich tung zu filtrieren und einen Rückstrom sowohl in einer axialen als auch einer radialen Richtung nach dem Verschließen der Füllöffnung und während des Systembetriebs zu filtrieren. Die vorliegende Erfindung ergibt eine radiale und axiale Filtrierung durch ein geeignetes Filtermaterial, an dem ein zweckentsprechend gestaltetes Kunstharzmaterial angeformt ist, um eine steife Filterkartusche auszubilden, die bequem und leicht in die Füllöffnung des Fluidkreises eingesetzt werden kann.
Wenngleich die Erfindung im Vorstehenden unter Bezug auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde, so ist doch zu bemerken, dass die Erfindung der Abwandlung und Abänderung fähig und lediglich durch die nachfolgenden Patentansprüche beschränkt ist.

Claims

Austauschbare Filterkartuschenanordnung zum Filtern in zwei Richtungen eines Axialstromes und Radialstromes, die aufweist: (a) Ein rohrförmiges Teil (22) aus porösem Filtermaterial mit einem offenen Ende und einem dem offenen Ende gegenüberliegenden verschlossenen Ende; (b) eine Kunststoffanformung (overmolding) an dem Teil (22), die beinhaltet: (i) eine erste ringförmige Rippe (26; 48), die rings um das eine offene Ende ausgebildet ist, eine zweite ringförmige oder gerade Rippe (28; 50), die von der ersten Rippe axial beabstandet ausgebildet ist und eine dritte ringförmige Rippe (30; 52), die von der ersten Rippe (26) und der zweiten Rippe (28) jeweils axial beabstandet und zwischen diesen angeordnet ist und eine Anzahl axial verlaufender, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Rippen (32; 34; 54; 56; 58; 60), die die Rippen verbinden und (ii) eine ringförmige Dichtung (38), die rings um die dritte Rippe angeordnet ist.
Kartuschenanordnung nach Anspruch 1, bei der das Filtermaterial Siebmaterial aufweist.
Kartuschenanordnung nach Anspruch 1, bei der das Filtermaterial Siebmaterial aufweist, das aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.
Kartuschenanordnung nach Anspruch 1, bei der die dritte ringförmige Rippe (30; 52) eine in ihr ausgebildete Ringnut (56, 53) aufweist und die ringförmige Dichtung in dieser Nut aufgenommen ist.
Kartuschenanordnung nach Anspruch 1, bei der das verschlossene Ende des rohrförmigen Teils eine konische Konfiguration aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Kartuschenanordnung zum Filtern in zwei Richtungen eines Axialstroms und eines Radialstroms, das beinhaltet: (a) Ausbilden eines im Wesentlichen rohrförmigen Teils (22) aus Siebmaterial und Verschließen eines seiner Enden mit Siebmaterial und Offenlassen eines dem einen Ende gegenüberliegenden Endes; (b) Anformen (overmolding) von Kunststoffmaterial auf Abschnitten des Teils (22) und Ausbilden einer ersten ringförmigen Rippe (26,48) und einer axial davon beabstandeten zweiten ringförmigen oder lienaren Abstützrippe (28,50) für das rohrförmige Teil und einer dritten Abdichtungsrippe in (30, 52) zwischen der ersten und der zweiten Abstützrippe (26, 28, 48, 50) und einer Anzahl axial sich erstreckender, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Rippen (32; 34; 54; 56; 58; 60), die die erste und die zweite ringförmige Rippe miteinander verbinden; und (c) Anbringen einer ringförmigen elastischen Dichtung (38) rings um die dritte Rippe (30, 52);
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Anformens das Ausbilden einer Ringnut (36, 53) in der dritten ringförmigen Abdichtrippe und der Schritt des Anbringens eines ringförmigen Dichtrings das Anordnen des Dichtrings (38) in der Nut beinhalten.