油过滤器单元的制作方法

本发明涉及一种作为吸入流过滤器(suction-flow filter)单元，特别是作为用于内燃机的变速器油过滤器单元或电动机油过滤器单元的油过滤器单元。

背景技术：

从现有技术中已经可知各种油过滤器单元，或用于内燃机的分别具有变速器油过滤器或电动机油过滤器形式的油过滤器。术语变速器油通常并且同样在本专利申请的上下文中也包括所谓的ATF(自动变速器流体)。

已知的过滤器单元典型地包括单件式或多件式过滤器外壳，至少一种过滤介质布置在过滤器外壳中。过滤器外壳通常设置有一个油入口开口和一个油出口开口。

原理上可知过滤器单元构造为吸入式油过滤器装置或压力式油过滤器装置。在吸入式油过滤器装置的情况下，待过滤的油被泵冲击并通过过滤介质吸入。与此不同的是压力式油过滤器装置，在压力式油过滤器装置的情况下，待过滤的油被泵冲击并且被压过过滤介质。

为了防止过滤介质的过高的油压，特别是分别在电动机或内燃机的冷运行状态的情况下，压力式油过滤器装置典型地包含旁通阀，使得在低油温的情况下，未过滤的油首先被供给到电动机的润滑点或者变速器的润滑点。此外，压力式油过滤器经常布置在泵的辅助流中，使得被污染的油仅被接连净化(部分流动原理)。因为这个原因，尤其是因为当沿流动方向观看时，吸入式油过滤器能够实现泵前面的流体的完全过滤，所以安装所谓的吸入式油过滤器单元是便利的和实用的。这里的过滤介质必须进行改进，尤其是在过滤期间的压力损失、过滤效率和吸收污染物的能力方面。

已知的是，分别地，采用多层过滤材料，或者提供具有多个过滤袋或多个过滤材料层的过滤系统。通过这些多层过滤介质设想所谓的串联过滤，在所述串联过滤中，粗颗粒最初通过一个过滤介质或多个过滤介质分离，并且随后通过另一个过滤介质或通过多个其它过滤介质来分离细颗粒。这种类型的复合过滤器目前已经用于变速器中。所述复合过滤器典型地是由通过粘合剂热结合的非织造过滤织物和织造过滤材料组成的复合过滤介质。

US 2012/00125171中描述了一种油过滤器单元，其通过一个过滤袋和一个附加的过滤材料层来过滤通过所述油过滤器单元的流体。在此处使用了两种不同的过滤材料。这种过滤器系统的一个缺点在于相对长的流动路径，由此产生相对高的压力损失。在结构方面，特别是在吸入式油过滤器的情况下，必须考虑的是后者被设想为使其具有最低可能的压力损失，而这与高过滤效率的要求相矛盾。

从例如US 2009/0294343中可知一种通用类型的油过滤器单元。

从EP 2 108 425 A1可知另一种油过滤器单元。

技术实现要素：

因此，本发明基于以下目的：提供一种具有作为吸入流过滤器单元的油过滤器单元，其在高过滤效率下同时对于待过滤的流体产生相对较小的压力损失。

该目的通过权利要求1的特征实现；本发明的有利设计实施例由从属权利要求得出。

根据本发明的一个方案，提供一种作为吸入流过滤器单元、特别是作为用于内燃机的变速器油过滤器单元或者电动机油过滤器单元的油过滤器单元，其具有油过滤器外壳，所述油过滤器外壳具有入口和出口，其中至少一个第一过滤介质、一个第二过滤介质和一个第三过滤介质布置在油过滤器外壳内，过滤介质布置成使得其相互间隔开，过滤介质界定至少一个第一过滤室和一个第二过滤室，第一介质和第二过滤介质设置有第一过滤旁路，第一过滤旁路限定在入口和第二过滤室之间或在入口和另一个过滤室之间的无过滤的流体连接，第二过滤介质和第三过滤介质具有第二过滤旁路，并且第二过滤旁路形成了在第一过滤室和出口之间的无过滤的流体连接。

这种布置具有的益处是：根据本发明的油过滤器单元可以具有三个或更多个过滤介质，其中过滤介质的布置同时是如下的方式：使得产生相对短的流动路径，其中可以通过在过滤渗透性方面优选为不相同的至少三个过滤介质对过滤能力和油纯度进行有针对性的影响。

原理上，根据本发明的油过滤器单元可以具有相同类型和/或相同渗透性的过滤介质。根据上述原理的具有相同渗透性的多个过滤介质的排布具有增加吸收污染物的能力的益处。在这种类型的过滤器构造的情况下，压力差典型地下降。

过滤介质布置成使得通过入口进入油过滤器外壳的流体(也就是说变速器油、电动机油或ATF)在任何情况下都经受完全过滤。

过滤介质和过滤旁路布置成使得在过滤介质之间产生曲径，在所述曲径中，例如，高粘度的冷流体可以采取从入口经过最粗的过滤介质的最短的可想到的流动路径，其中，如果和当过滤介质具有不同的渗透性时，随着粘度的降低，会进行越来越细的过滤。

在任何情况下，过滤介质的布置使得在不同的过滤介质的情况下也并行地灌注多个过滤介质，其中在这种情况下，最粗的过滤介质基本上确定了在冷流体的情况下油过滤器单元内的压力损失，并且限定了所谓的“最小过滤”。

选择过滤介质的液压切换布局，使得多个过滤介质中的至少一个串联布置在入口和出口之间，但是使得每个另外的过滤介质可并行灌注。未过滤的流体任何时候不能离开油过滤器单元。

在本发明的上下文中，术语过滤介质包括非织造过滤织物(non-woven filter fabrics)、织造过滤织物(woven filter fabrics)、过滤毡、过滤网格(filter meshes)、过滤网(filter screens)、包括金属过滤网、塑料过滤网、金属或塑料的多孔过滤体，等等。过滤介质可以是打褶的或者构造为平面层。

在本发明的上下文中，术语“过滤介质”特别是指过滤层或过滤包；两个过滤层也可以由例如一个单个过滤袋形成。过滤包是直接彼此叠置的过滤层(filter tiers)或过滤层(filter layers)的多层排布，例如作为过滤毡和织造过滤织物的组合。

在本发明的上下文中，过滤旁路应理解为通过相应过滤介质的旁路开口，流体可以完全或大半未过滤地通过该旁路开口。

根据本发明的另一个有利方案，提供的是，至少两个过滤室直接邻接，并且通过至少一个过滤介质相互流体连接，使得待过滤的流体可以取决于粘度而描绘一个或另一个流动路径。

三个不同的过滤介质优选地固定成使得它们在油过滤器外壳的上壳体和下壳体之间相互间隔开，其中，通过多部分管道系统，一方面，油过滤器外壳的引入空间(induction space)直接连接到过滤室，另一方面，另一个过滤室同样直接流体连接到通向油过滤器外壳的出口的空间。

例如，如果和当第一过滤介质比第二过滤介质和第三过滤介质粗时，流体的较大部分流可以通过第一过滤介质到达第一过滤室，并且不进一步过滤就从那里通过最短路径到达出口。

原理上，根据本发明的油过滤器单元可以包括根据相同原理的多于三个的过滤介质，这些过滤介质在不显著增加油过滤器单元中的压力损失的情况下在空间上按顺序方式布置。在结构方面的限制因素仅仅是由油过滤器单元占据的安装空间。

在根据本发明的油过滤器单元的一个优选变型的情况下，设置有至少一个具有第一紧固套圈和第二紧固套圈的支撑元件，其中第一紧固套圈将第一过滤元件和第二过滤元件相互间隔开，并且其中第二紧固套圈将第二过滤介质和第三过滤介质相互间隔开。每个紧固套圈可以具有一个紧固凸缘，例如，相应的过滤介质紧固到所述紧固凸缘。

在根据本发明的油过滤器单元的一个便利的变型的情况下，支撑元件构造为支撑格栅，所述支撑格栅例如以基本平面的方式支撑第二过滤介质。

支撑元件可以设置有例如延伸到过滤室的至少一个中的支撑主体。这些支撑主体可以以例如支撑肋的形式或其它形状的支撑元件的形式来构造。支撑肋各自可以实现用于邻接的过滤介质的间隔件和支撑元件的功能。

支撑肋也可以优选构造为导流体，其在过滤室内产生流体的特定流动特性。

支撑元件或支撑格栅分别可以由热塑性塑料材料一体地构造。支撑主体或支撑肋和/或紧固套圈分别可以模制成与支撑元件成一体。

在根据本发明的油过滤器单元的一个便利的和有利的变型的情况下，提供的是，过滤介质各自具有不同的渗透性。

第二过滤介质优选比第一过滤介质细，并且第三过滤介质优选比第二过滤介质细。

便利的是，当沿灌注方向从入口向出口观看时，顺序地布置过滤室。

紧固套圈在过滤介质中界定开口是特别便利的，其中第一紧固套圈形成第一过滤旁路，并且第二紧固套圈形成第二过滤旁路。

为了确保根据本发明的油过滤器单元的尽可能紧凑的结构模式，提供的是，第一紧固套圈和第二紧固套圈通过支撑元件形成通道开口的一部分，其中每个紧固套圈界定通过通道开口的一个封闭流动管道。因此，穿过通道开口的流动管道具有公共隔壁。

紧固套圈各自可以通过支撑元件界定圆形通道开口的部分圆的段。

或者，可以提供的是，每个紧固套圈通过支撑元件形成单独的通道开口。

在根据本发明的油过滤器单元的另一个有利的变型的情况下，提供另一个过滤介质，其优选地布置成与第一过滤介质、第二过滤介质或第三过滤介质中的一个间隔开。

例如，第三和第四过滤介质(后者作为另一个过滤介质)、或第四和第一过滤介质，可以设置有第三过滤旁路，所述第三过滤旁路由紧固套圈形成，所述紧固套圈将第三和第四过滤介质或第一和第四过滤介质相互间隔开。

例如，可以提供的是，第三和第四过滤介质或第一和第四过滤介质界定第三过滤室。在本发明的上下文中，过滤室也可以例如由过滤袋形成。

在根据本发明的油过滤器单元的一个变型的情况下，例如可以提供的是，两个相邻的过滤介质各自构造为过滤袋。

在上述的油过滤器单元的变型的情况下，油过滤器外壳的入口便利地构造伸入到油过滤器外壳中并且使过滤介质与油过滤器外壳间隔开的紧固凸缘。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的有利设计实施例，其中：

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的油过滤器单元的示意性剖视图；

图2示出了根据本发明的油过滤器单元的支撑元件的立体图，其中面向油过滤器外壳的出口的那一侧朝向观察者；

图3示出了图2中的支撑元件的立体下侧视图；

图4示出了根据图2和图3的支撑元件的平面图；

图5示出了沿着图4中的线X-X穿过支撑元件的剖视图；

图6示出了油过滤器单元在汽车的油底壳中的安装情况的示意图；

图7示出了油过滤器单元的支撑元件的替代设计实施例；

图8示出了沿着图7中的线Y-Y穿过支撑元件的剖视图；

图9示出了根据本发明的油过滤器单元的第二示例性实施例的示意性剖视图；和

图10示出了根据本发明的油过滤器单元的液压替换回路图，其分别具有多重过滤介质或过滤层。

具体实施方式

在图1中以示例性方式示出了根据本发明的油过滤器单元1。油过滤器单元1包括由下壳体2和上壳体3组装的过滤器外壳。下壳体2和上壳体3可以由例如金属或由玻璃纤维增强的热塑性塑料材料(例如由玻璃纤维增强的聚酰胺)构成。上壳体2和下壳体3优选在外周通过螺钉和/或焊缝和/或焊珠/卷边连接，同时夹紧过滤介质。

下壳体2设置有用于待过滤的流体的入口，上壳体3设置有用于待过滤的流体的出口5。油过滤器单元1的出口5连接到例如输油泵(未示出)的真空连接器。

当从入口4的方向观看时，第一过滤介质6、第二过滤介质7和第三过滤介质8布置成在下壳体2和上壳体3之间相互间隔开，第一过滤介质6、第二过滤介质7和第三过滤介质8以环绕外周的方式夹紧在油过滤器单元1的紧固凸缘16之间，如已经提到的。所述过滤介质被保持成在油过滤器单元1内间隔开。

同样周向地保持在油过滤器外壳的紧固凸缘16之间的支撑格栅由附图标记9标识。支撑格栅9分别地接收第二过滤介质7或支撑后者，并且在第一过滤介质6和第三过滤介质8之间以平面延伸，以便与那些介质平行。

支撑格栅9的第一变型在图2至图4中以示例性方式示出。

支撑格栅包括众多格栅开口(未更详细地指出)和支撑肋10，支撑肋10例如可以模制成与支撑格栅9成一体。支撑格栅9还包括接收两个流体管道11和12的通道开口11a。第一紧固套圈13a和第二紧固套圈15a在通道开口11a的区域中模制到支撑格栅9上，其中紧固套圈13a在支撑格栅9的面向入口4的那侧上延伸，而紧固套圈15a在支撑格栅9的面向出口5的那侧上延伸。紧固套圈13a和15a各自限定通过通道开口11a的流体管道11和12，流体管道11和12由紧固套圈13a和紧固套圈15a的公共壁部相互分开。

在格栅开口的平面中，在通道开口11a的区域中的支撑格栅9构成用于第二过滤介质7的紧固凸缘14，紧固套圈15a构成用于第三过滤介质的紧固凸缘15，并且紧固套圈13a构成用于第一过滤介质6的凸缘13。

凸缘13、14和15各自布置成使得与过滤介质6、7和8中的相应开口齐平。例如，过滤介质6、7、8可以粘合和/或焊接到凸缘13、14和15上。

紧固套圈13a基本上将第一过滤介质6与第二过滤介质7间隔开，而紧固套圈15a基本上将第三过滤介质8与第二过滤介质7间隔开。

管道11界定通过第一和第二过滤介质6、7的旁路开口，而管道12界定通过第二和第三过滤介质7、8的旁路开口。

第一和第二过滤介质6和7部分地包围第一过滤室67，而第二过滤介质7和第三过滤介质8部分地包围第二过滤室78。

流体管道11延伸通过第一过滤介质6并通过第二过滤介质7进入第二过滤室78，由此形成用于第一过滤介质6并用于第二过滤介质7的过滤旁路，使得在入口4处进入的流体从入口7引导，跨越第一过滤室67，直接地，也就是说不过滤就进入第二过滤室78。

流体管道12从第一过滤室67直接延伸到第三过滤介质8上方的油过滤器外壳的空间，使得流体管道12形成在第一过滤室67和出口5之间的无过滤的流体连接。不进一步过滤的流体从第一过滤室67进入出口5。

通过入口4进入的流体经由流体管道11，跨越第一过滤介质6，直接进入第二过滤室78，流体分布在第二过滤室78中。流体可以描绘从那里仅通过第三过滤介质8而至油过滤器单元1的出口5的另外的路径，所述流体因此经受完全过滤。从第二过滤室78，流体可以同时通过第二过滤介质7进入第一过滤室67。

流体可以从第一过滤室67通过流体管道12直接进入第三过滤介质8上方的空间，也就是说，没有进一步过滤的流体可以描绘从第一过滤室67到油过滤器单元7的出口5的路径。

第一过滤介质6不如第二过滤介质7稠密；第二过滤介质7不如第三过滤介质8稠密。

在流体具有高粘度的情况下，也就是说在内燃机的低操作温度下，或在流体的低操作温度下，该流体可以描绘从入口4直接通过第一过滤介质6进入第一过滤室67的路径，并且不进一步过滤就从那里通过流体管道12到出口5。流体可以采取通过第一过滤介质6的具有最小阻力的路径。流体还并行地从入口4直接流入第二过滤室78中，并且例如从那里通过第二过滤介质7进入第一过滤室67。此外，与此并行地，进入第二过滤室78的流体也可以穿过更细的第三过滤介质8。

所有过滤介质6、7、8被并行灌注，其中更细的过滤介质或具有较小渗透性的过滤介质分别随着流体温度的增加和流体粘度的降低而被更强地灌注。在给定过滤介质的细度的相应选择时，根据本发明的油过滤器单元1为每个粘度等级提供了尽可能短的灌注路径。原则上，过滤旁路或形成过滤旁路的流体管道也可以在过滤器组件的平面中成倍存在。尤其当过滤器外壳具有多个入口和/或出口时，这是有利的。

在根据图3至图5的支撑格栅9的变型的情况下，流体管道11和12构造在支撑格栅9的单个通道开口11a中。如在开头已经提到的，流体管道11和12各自可以形成通过支撑格栅9的单独的通道开口。在本文中参考图7，在图7中，支撑格栅设有附图标记19，从入口4到第二过滤室的流体管道设有附图标记111，并且从第一过滤室67到入口4的流体管道设有附图标记112。凸缘由附图标记114和115标识。

图6示出了在汽车的油底壳26中处于安装情况下的油过滤器单元1。油过滤器单元1作为分立单元布置在汽车的油底壳外侧的情况也在本发明的范围内。

油底壳26可以构造为变速器油底壳或者作为电动机油底壳。

油底壳26包括界定容纳空间的环绕的保持连结板(holding web)24，例如，油过滤器单元1的紧固元件18放置在所述保持连结板24上。可以通过螺丝接合、粘合或焊接来建立连接。在保持连结板24内存在用于流入开口25的间隙，油底壳26内的流体可以从流入开口25进入到油过滤器单元1下方的容纳空间23中。

如图1和图6所示，具有油过滤器单元1的上壳体3可以例如具有另外的支撑肋17，例如用于第三过滤介质8。

现在参照图9和图10，图9和图10示出了根据本发明的油过滤器单元1的另一个示例性实施例。

在该示例性实施例中，相同的部件设有相同的附图标记。根据图9的示例性实施例基本上对应于根据图1的示例性实施例，不同点在于：油过滤器单元1包括作为另一个过滤介质的第四过滤介质27，第四过滤介质27在油过滤器外壳内在第一过滤介质6下方延伸，与第一过滤介质6平行且与其间隔开。数词“第一、第二、第三”以它们的顺序指代在沿从入口4到出口5的方向上按顺序地空间布置的过滤介质，在所描述的示例性实施例的情况下，第四过滤介质最接近入口4，然而所述第四过滤介质也可以布置为最接近出口5。

在所描述的示例性实施例的情况下，第四过滤介质27比第一过滤介质6粗，第一过滤介质6又比第三过滤介质8粗。

第四过滤介质27通过第一过滤介质6在油过滤器外壳内界定第三过滤室276。此外设置有第三紧固套圈28，其穿透第四过滤介质27和第一过滤介质6并且将第一过滤介质6和第四过滤介质27彼此间隔开。第三紧固套圈28形成第三流体管道29，第三流体管道29通向第一过滤室67并且形成用于第四过滤介质27且用于第一过滤介质6的过滤旁路。

此外设置的是，下壳体2在入口区域中具有支撑套圈30，支撑套圈30伸入到油过滤器外壳1中并且将第四过滤介质27和下壳体2相互间隔开。支撑套圈30设置有环绕的凸缘31，第四过滤介质27紧固到凸缘31上。第四过滤介质27中的开口与入口4对准，使得最初未过滤的流体通过入口4进入第三过滤室276。在流体具有高粘度和相应低的工作温度的情况下，流体可以穿过第四过滤介质27，不进一步过滤就从那里通过管道29进入第一过滤室67。

图中的细虚线示出了流体的潜在流动路径。

此外，未过滤的流体从第一过滤室67通过管道12到达出口5。随着粘度增加，同样通过流体管道11进入第二过滤室78的流体通过第二过滤介质7进入第一过滤室67并因此经受更细的过滤步骤。然后，来自第一过滤室67的流体再次没有进一步过滤就通过管道12进入出口5。随着流体的粘度进一步增加，流体从第三过滤室276经由管道11进入第二过滤室78，并且从那里通过使所述流体经受最细的过滤的第三过滤介质8而进入第三过滤介质8上方的空间，因此随后不经进一步过滤就进入出口5。

上述原理可以扩展为包括N个过滤介质，诸如这在例如图10的液压替换回路图中指示。

根据图10的替换回路图被大大简化。其中的过滤介质6、7、27设有相应的附图标记，其中“N”是指在液压方面并行布置的任意数量的过滤介质。选择过滤介质的液压回路，使得多个过滤介质中的至少一个串联布置在入口4和出口5之间，而每个另外的过滤介质能够被并行灌注。回路图中的流体管道11、12、29和N均示出为节流阀，其中当过滤介质的数量为N时，流体管道的数量为N-1。

根据本发明，对于不同的压力范围和流体的粘度以较小的压力损失和增加的吸收污染物的能力提供不同的过滤介质。过滤面积尤其通过过滤介质的数量而增加，由此根据本发明的油过滤器单元的用于吸收污染物效果的能力增加。根据本发明，以如下方式提供过滤介质的级联：使得流体的一个流线独立于过滤器级的数量之外而必须仅通过单个过滤介质。在已经通过该过滤介质后，存在绕过所有其它过滤介质而到出口5的直接路径。

附图标记列表：

1 油过滤器单元

2 下壳体

3 上壳体

4 入口

5 出口

6 第一过滤介质

7 第二过滤介质

8 第三过滤介质

9 支撑格栅

10 支撑肋

11a 通道开口

11、12 流体管道

13a 第一紧固套圈

13、14 凸缘

15a 第二紧固套圈

15 凸缘

16 油过滤器单元的紧固凸缘

17 支撑肋

18 紧固元件

19 支撑格栅

23 容纳空间

24 保持连结板

25 流入开口

26 油底壳

27 第四过滤介质

28 第三紧固套圈

29 流体管道

30 支撑套圈

31 凸缘

67 第一过滤室

78 第二过滤室

276 第三过滤室