JP6572666B2 - オイルフィルタ及び内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンオイルを濾過するためにエンジンに設けられるオイルフィルタ及び内燃機関に関する。

エンジンを構成している部材間の潤滑のためにエンジンオイルが使用されているが、このエンジンは鋳物や鍛造で各部材の粗材を製造し、更にこれを各種の機械加工したものであり、そのためにエンジン内に充填されたエンジンオイル内には切削屑（キリコ）やバリが混入してこれが摺動部分に入り込んでその部分を磨耗させることとなることから、このキリコやバリを完全に除去するために、また、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分を除去するために、オイルフィルタが使用されている。

図３及び図４に示すように、従来技術のオイルフィルタ１０Ｘは、筒部１１と取付部１２を有して構成され、筒部１１には、フィルタエレメント１３、サポートスプリング１４、逃し弁１５が収納され、取付部１２には、オイル入口通路１６とオイル出口通路１７が設けられている。

そして、通常の使用時では、図３に示すように、オイル入口通路１６から入った、汚れたオイルは、フィルタエレメント１３の外側から内側にフィルタエレメント１３の内部を通過して流れる間に濾過されてきれいなオイルとなり、筒部１１の中央部に流出して、オイル出口通路１７から出る。

一方、フィルタエレメント１３に目詰りが生じたり、オイル温度が低く粘性が大きかったりする場合には、フィルタエレメント１３におけるオイルの流通が滞り、フィルタエレメント１３の流入側の圧力が高まるので、フィルタエレメント１３の破損の防止とオイル循環の維持のために、図４に示すように、逃し弁１５が開弁され、汚れたオイルは、フィルタエレメント１３の外側からサポートスプリング１４側に流れ、逃し弁１５の入口側の圧力が上昇し、逃し弁１５が開弁される。そして、汚れたオイルは、逃し弁１５の内部を通過して、筒部１１の中央部に流出して、オイル出口通路１７から出る。

つまり、逃し弁１５の開弁により、フィルタエレメント１３を迂回する通路が形成されるので、オイルをこの迂回通路でオイルフィルタ１０を通過させる場合では、汚れたオイルは、フィルタエレメント１３で濾過されずに、そのまま汚れた状態で、エンジンの内部を循環することになる。

これに関連して、オイルフィルタ用圧力逃し弁の弁体と弁座のうちの一方の部材を磁石で形成し、他方の部材を磁性体又は磁石で形成して、弁体を変位自在に支持する支持体を非磁性体で形成し、一方の部材の磁力によって弁体を弁座に吸着させて閉弁することで、開弁時にオイル中に含まれる鉄粉等の金属摩耗粉を捕捉するオイルフィルタ用圧力逃し弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このオイルフィルタ用圧力逃し弁を用いたオイルフィルタでは、圧力逃し弁が開弁したときには、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分等の磁石に吸着されない成分を除去することができないという問題や、圧力逃し弁自体で鉄粉等の金属摩耗粉を捕捉するため、圧力逃し弁の開閉弁機能が損なわれるおそれがあるという問題や、メンテナンス時やフィルタエレメントの交換時に圧力逃し弁に付着した金属摩耗粉を除去する作業が生じるという問題がある。

特開２００７−２９１８９４号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関に備えられるオイルフィルタにおいて、フィルタエレメントに目詰りが生じたり、オイル温度が低く粘性が大きかったりして逃し弁が作動している場合でも、鉄粉等の金属摩耗粉のみならず、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分等も確実に捕捉することができると共に、フィルタ面のフィルタ機能を効率よく使用できて実質的に有効なフィルタ面積を広く確保でき、しかも、メンテナンスが容易なオイルフィルタ及び内燃機関を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のオイルフィルタは、円筒状のフィルタエレメントを備えた第１フィルタ部と、該第１フィルタ部の内側に形成されてオイル出口通路に連通するオイルの排出通路と、前記排出通路の一端の入口に備わる逃し弁を備えたオイルフィルタにおいて、前記排出通路の前記オイル出口通路に連通するオイルの出口に、前記第１フィルタ部におけるオイル通過時の圧力損失よりも、オイル通過時の圧力損失が小さい第２フィルタ部が設けられるとともに、前記第２フィルタ部が、オイルを濾過するフィルタ部材で形成された側面の筒状部と、前記入口から離間し当たったオイルを通過させずに前記筒状部へ導く底部と、前記底部と反対側で前記オイル出口通路に接続される開口部とで構成されて、前記排出通路を通過するオイルが前記筒状部に流れるように構成される。

この構成によれば、逃し弁が開弁した時でも、第２フィルタ部でオイルを濾過できるので、鉄粉等の金属摩耗粉のみならず、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分なども確実に捕捉することができる。また、第２フィルタ部を逃し弁とは別体としているので、逃し弁部分の開閉弁機能が損なわれるおそれがなく、メンテナンス時に逃し弁に付着した金属摩耗粉の除去作業も不要になる。また、第１フィルタ部の点検や交換時おいては、第２フィルタ部の点検及び交換は簡単できるので、メンテナンスの手間の増加も僅かで済む。

上記のオイルフィルタにおいて、前記第１フィルタ部をサポートスプリングで支持してリング状に収容する筒部と、オイル入口通路とオイル出口通路を備えた取付部を有して構成され、前記排出通路を、前記サポートスプリングの中央から前記第１フィルタ部のリングの内側の中央を経由して、前記オイル出口通路に至る通路で形成し、前記排出通路の前記オイル出口通路側に前記第２フィルタ部を設けて構成すると、従来技術のオイルフィルタの構成を大幅に変更することなく、第２フィルタ部を筒部の内部に配置することができる。

上記のオイルフィルタにおいて、前記フィルタエレメントを襞折した濾過部材で形成すると共に、前記第２フィルタ部を網目状フィルタで形成して構成すると、第２フィルタ部のオイル通過時の圧力損失を、第１フィルタ部のオイル通過時の圧力損失より小さくすることができる。この第２フィルタ部は、パンチングプレートや液状ガスケット等で形成することもできるが、１ｍｍ以上の異物を出口側に通過させないメッシュ状のゴーズフィルタで形成することが好ましい。

上記のオイルフィルタにおいて、前記第２フィルタ部を、オイルを濾過するフィルタ部材で形成した筒状部とオイルが通過しない底部で形成し、該筒状部の前記底部と反対側の開口部を前記オイル出口通路に接続して構成すると、オイルの低温時でオイルの粘性が大きい時でも、オイルの流れが底部に当たり、側面の筒状部に流れるので、底部よりも広い面積を有する筒状部に設けた濾過面積の広いフィルタ部材で、流通抵抗の上昇を抑えつつで、効率よくオイルを濾過できる。この構成に寄れば、５℃程度の低温時から、−２０〜−３０℃程度の極低温まで、圧力損失の問題が発生することなくオイル通過が可能である。

また、上記のオイルフィルタにおいて、当該オイルフィルタの前記取付部（フィルタヘッド）に取付用開口部を設けて、この取付用開口部にインサート部材であるカートリッジ固定用品を着脱可能に取り付けると共に、このカートリッジ固定用品の逃し弁側に設けた固定用開口部に前記第２フィルタ部を圧入等で固定する構成とすると保守点検が容易となる上、量産し易くなる。

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記のオイルフィルタを備えて構成され、上記のオイルフィルタと同様の作用効果を奏することができる。

本発明のオイルフィルタ及び内燃機関によれば、フィルタエレメントに目詰りが生じたり、オイル温度が低く粘性が大きかったりして逃し弁が作動している場合でも、第２フィルタ部でオイルを濾過できるので、鉄粉等の金属摩耗粉のみならず、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分なども確実に捕捉することができる。

また、第２フィルタ部を逃し弁とは別体としているので、逃し弁の開閉弁機能が損なわれるおそれがなく、メンテナンス時に逃し弁に付着した金属摩耗粉の除去作業も不要になる。また、第１フィルタ部の点検や交換時においては、第２フィルタ部の点検及び交換は簡単できるので、メンテナンスの手間の増加も僅かで済む。

本発明に係る実施の形態のオイルフィルタの構成を模式的に示す図である。 図１のオイルフィルタで逃し弁が開弁した時の状態を示す図である。 第２フィルタ部を設けていない、従来技術のオイルフィルタの構成を模式的に示す図である。 図３のオイルフィルタで逃し弁が開弁した時の状態を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のオイルフィルタ及び内燃機関について図面を参照しながら説明する。ここでは、乗用車等で広く使用されているタイプのオイルフィルタで説明するが、本発明はこの構成に限定されない。

図１及び図２に示すように、オイルフィルタ１０は、円筒状の筒部（フィルタケース）１１と取付部（フィルタヘッド）１２を有して構成され、筒部１１には、フィルタエレメントで形成される第１フィルタ部１３、サポートスプリング（セットスプリング）１４、逃し弁（バイパス弁：リリーフバルブ）１５が収納され、取付部１２には、オイル入口通路１６とオイル出口通路１７が設けられている。つまり、オイルフィルタ１０を、第１フィルタ部１３をサポートスプリング１４で支持してリング状に収容する筒部１１と、オイル入口通路１６とオイル出口通路１７を備えた取付部１２を有して構成する。

この第１フィルタ部１３を形成するフィルタエレメントは、襞折した濾過部材で形成され、この濾紙のひだ折り状態により広い濾過面積を持ち、オイル中の異物や不純物を取り除く機能を有している。この第１フィルタ部１３の内側は、濾過されたオイルの排出通路１９となる。

また、サポートスプリング１４は、振動やオイルの油圧により、第１フィルタ部１３のフィルタエレメントが動かないように保持する機能を持ち、逃し弁１５は、オイルの温度が低く粘度が高いエンジン起動時や第１フィルタ部１３のフィルタエレメントが目詰まりを起こしたときに開弁して、エンジンの内部へのオイルの循環を確保する機能を持っている。即ち、第１フィルタ部１３の内側に形成されてオイル出口通路１７に連通するオイルの排出通路１９の一端の入口に逃がし弁１５を備えている。

本発明においては、さらに、筒部１１の内部でオイル出口通路１７に接続した第２フィルタ部１８を備えて構成される。この第２フィルタ部１８は、第１フィルタ部１３におけるオイル通過時の圧力損失よりも、オイル通過時の圧力損失が小さく構成される。つまり、オイル出口通路１７に連通し、かつ、逃し弁１５が開弁したときにオイルが流れる排出通路１９に、第１フィルタ部１３におけるオイル通過時の圧力損失よりも、オイル通過時の圧力損失が小さい第２フィルタ部１８を設けて構成される。

また、特に図示はしないが、オイルフィルタ１０の取付部１２に取付用開口部を設けて、この取付用開口部にインサート部材であるカートリッジ固定用品を着脱可能に取り付けて、第２フィルタ部１８を、このカートリッジ固定用品に圧入等で固定して構成すると、第２フィルタ部１８が圧入等で固定されたカートリッジ固定品を着脱できるので、保守点検が容易となる上、量産し易くなる。

また、オイルの排出通路１９を、サポートスプリング１４の中央から第１フィルタ部１３のリングの内側の中央を経由して、オイル出口通路１７に至る通路で形成し、排出通路１９のオイル出口通路１７側に第２フィルタ部１８を設けて構成する。これにより、従来技術のオイルフィルタの構成を大幅に変更することなく、第２フィルタ部１８を筒部１１の内部に配置することができる。

この第２フィルタ部１８のオイル通過時の圧力損失は小さいことが必要であり、また、エンジンの運転に使用をきたすような比較的大きな不純物を取り除く必要があるので、この第２フィルタ部１８のフィルタとしては、パンチングプレートなどでもよいが、ゴーズフィルタ等の目の粗いフィルタが適しており、特に網目状フィルタは圧力損失が小さいので適している。これにより、第２フィルタ部１８のオイル通過時の圧力損失を、第１フィルタ部１３のオイル通過時の圧力損失より小さくすることができる。この網目フィルタは金属製でも樹脂製でもよいが、耐久性があり、オイル中の不純物を容易に掃除できるものが好ましい。

また、第２フィルタ部１８を、オイルを濾過するフィルタ部材で形成した筒状部１８ａとオイルが通過しない底部１８ｂで形成し、この筒状部１８ａの底部１８ｂと反対側の開口部をオイル出口通路１７に接続して構成する。これにより、底部１８ｂよりも広い面積を有する筒状部１８ａに設けた濾過面積の広いフィルタ部材で、効率よくオイルを濾過する。

この第２フィルタ部１８の底部１８ｂは、底面１８ｂａの縁１８ｂｂが丸みを持って形成され、この縁１８ｂｂの外側部分が筒状部１８ａよりも外側になるように、広く広がっている鍔１８ｂｃを持っている、即ち、この広がった鍔１８ｂｃを有する結果、フィルタ機能を有する筒状部１８ａの径よりも外側部分の鍔１８ｂｃの外径が広くなるように形成される。

そして、図１に示すように、通常時は、汚れたオイルは、取付部１２のオイル入口通路１６から、筒部１１に入り、図面下側の逃し弁１５が閉じられているので、第１フィルタ部１３のフィルタエレメントを外側から内側に通過して濾過される。この濾過されたオイルは、リング状に形成されたフィルタエレメントの中央、つまり、筒部１１の中央部の排出通路１９に流出して、第２フィルタ部１８を通過してオイル出口通路１７から出る。このとき、第２フィルタ部１８よりも目の細かい第１フィルタ１３で濾過されたきれいなオイルのみが通過するので、第２フィルタ部１８が目詰りするおそれは無い。

一方、フィルタエレメント１３に目詰りが生じて、オイルの流通が滞り、第１フィルタ部１３の流入側の圧力が高まると、第１フィルタ部１３を形成しているフィルタエレメントの破損の防止とオイル循環の維持のために、図２に示すように、逃し弁１５が開弁され、汚れたオイルは、第１フィルタ部１３の外側からサポートスプリング１４側に流れ、逃し弁１５の入口側の圧力が上昇し、逃し弁１５が開弁される。そして、汚れたオイルは、逃し弁１５の内部を通過して、筒部１１の中央部に流出して、第２フィルタ部１８を通過してからオイル出口通路１７から出る。

つまり、逃し弁１５の開弁により、フィルタエレメント１３を迂回する通路が形成された場合でも、汚れたオイルは、比較的目の粗い第２フィルタ部１８を通過するので、鉄粉等の金属摩耗粉のみならず、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分などで比較的大きな不純物は、濾過により除去された状態で、エンジンの内部を循環することになる。

そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態のオイルフィルタ１０を備えて構成される。

従って、上記の構成のオイルフィルタ１０及び内燃機関によれば、第１フィルタ部１３のフィルタエレメントに目詰りが生じたり、オイル温度が低く粘性が大きかったりして逃し弁１５が作動している場合でも、第２フィルタ部１８でオイルを濾過できるので、鉄粉等の金属摩耗粉のみならず、主に燃焼生成物からなるオイル中の不溶解分なども確実に捕捉することができる。

更に、第２フィルタ部１８の底部１８ｂをオイルが通過しない部材で形成しているので、オイルの流れが底部１８ｂに当たり、側面の筒状部１８ａに流れるので、フィルタ面のフィルタ機能を効率よく使用できて実質的に有効なフィルタ面積を広く確保できる。従って、底部１８ｂよりも広い面積を有する筒状部１８ａに設けた濾過面積の広いフィルタ部材で、オイルの低温時でオイルの粘性が大きい時でも、流通抵抗の上昇を抑えつつで、効率よくオイルを濾過できる。

また、第２フィルタ部１８を逃し弁１５とは別体としているので、逃し弁１５の部分の開閉弁機能が損なわれるおそれがなく、メンテナンス時に逃し弁１５に付着した金属摩耗粉の除去作業も不要になる。また、第１フィルタ部１３の点検や交換時においては、第２フィルタ部１８の点検及び交換は簡単できるので、メンテナンスの手間の増加も僅かで済む。

なお、リリーフ弁の上流側直近位置にプレートフィルタを設ける場合にはフィルタ設置面積の確保が難しくなり、また、オイル流出穴の上流側直近位置に底面（底部）をオイルが通過しない部材ではなくオイルが通過するフィルタとしたカップ状フィルタを設ける場合には、フィルタの設置面積の確保はできるが、実際に使用してみると、カップ状フィルタの底面から流入するオイルの流れが側面からのオイルの流入を妨げており、カップ状フィルタの底面のフィルタ機能は発揮されているが、側面のフィルタ機能は発揮されておらず、実質的に有効なフィルタ面積の確保ができないことが分かっている。

１０ オイルフィルタ
１１ 筒部（フィルタケース）
１２ 取付部（フィルタヘッド）
１３ 第１フィルタ部
１４ サポートスプリング（セットスプリング）
１５ 逃し弁（バイパス弁：リリーフバルブ）
１６ オイル入口通路
１７ オイル出口通路
１８ 第２フィルタ部
１８ａ 筒状部
１８ｂ 底部
１８ｂａ 底面
１８ｂｂ 縁
１８ｂｃ 鍔
１９ 排出通路

Claims (5)

1. 円筒状のフィルタエレメントを備えた第１フィルタ部と、該第１フィルタ部の内側に形成されてオイル出口通路に連通するオイルの排出通路と、前記排出通路の一端の入口に備わる逃し弁を備えたオイルフィルタにおいて、
   前記排出通路の前記オイル出口通路に連通するオイルの出口に、前記第１フィルタ部におけるオイル通過時の圧力損失よりも、オイル通過時の圧力損失が小さい第２フィルタ部が設けられるとともに、
   前記第２フィルタ部が、オイルを濾過するフィルタ部材で形成された側面の筒状部と、前記入口から離間し当たったオイルを通過させずに前記筒状部へ導く底部と、前記底部と反対側で前記オイル出口通路に接続される開口部とで構成されて、
   前記排出通路を通過するオイルが前記筒状部に流れるように構成されることを特徴とするオイルフィルタ。
2. 前記底部の底面の縁が丸みを持って形成される請求項１に記載のオイルフィルタ。
3. 前記底面の縁の外側部分の外径が前記筒状部の径よりも広くなるように形成される請求項２に記載のオイルフィルタ。
4. 前記フィルタエレメントを襞折した濾過部材で形成すると共に、前記第２フィルタ部を１ｍｍ以上の異物を出口側に通過させないメッシュ状のゴーズフィルタで形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載のオイルフィルタ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のオイルフィルタを備えたことを特徴とする内燃機関。

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