JP4935751B2 - 濾過エレメント、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、上流から下流へ向けて流体が一方向に流れる流体通過部材（例えば、内部をオイルが一方向に流れるストレーナボディ等）に取り付けられ、この流体通過部材の内側を通過する流体の透過を行なうとともに、流体に含まれる異物を捕捉する濾過エレメント、およびこの濾過エレメントの製造方法に関する。

従来技術の濾過エレメントとして、自動変速機の制御を行なう油圧制御装置に搭載される濾過器を用いて説明する。
油圧制御装置は、油圧を発生させるオイルポンプと、このオイルポンプが発生した油圧の切替制御を行なって自動変速機に搭載される摩擦係合装置（多板クラッチ、多板ブレーキ等）の係脱制御を行なう油圧制御ボディとを備える。
油圧制御ボディは、自動変速機の下部のオイルパン内に配置されるものであり、油圧制御ボディとオイルパンとの間には、オイルポンプに吸引されるオイルを濾過する濾過器（オイルストレーナ）が配置されている。
なお、濾過器は一般的に油圧制御ボディの下面に装着されており、濾過器に吸い込まれたオイルは油圧制御ボディに形成されたバイパス路を通ってオイルポンプのオイル吸引側に導かれる。以下では、油圧制御ボディの下面に装着された濾過器を例に用いて説明する。

濾過器は、上流（下方）から下流（上方）へ向けてオイル（流体の一例）が一方向に流れるストレーナボディ（流体通過部材の一例）と、このストレーナボディに取り付けられてストレーナボディの内側を通過するオイルの透過を行なうとともに、オイルに含まれる異物を捕捉する濾過エレメントとで構成される。

従来技術の濾過エレメントとして、オイルの濾過を行なう濾材に金網を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の金網は、ストレーナボディの内周において環状に設けられた段差部に搭載された後、接着剤やろう付けなどでストレーナボディに固定され、金網の周縁部とストレーナボディの内周面との間に隙間（金網を通過せずにオイルが流れる部分）が形成されないように設けられている。

ここで、濾過器の製造コストを抑えるために、ストレーナボディを樹脂で形成することが一般的に実施されている。
このように、ストレーナボディを樹脂で設ける場合、ストレーナボディを成す樹脂の溶着技術により金網をストレーナボディに固定するのが一般的である。
しかし、溶着では、接合代における溶着樹脂の厚みが薄く、ろう付け技術に比較して金網の結合力が弱い。
ここで、金網を通過するオイル（ＡＴＦ）の流れ力（圧力損失）により、金網にはストレーナボディに対して剥離力（剥離する力）が加わる。特に、低温始動直後など、オイルの温度が低くてオイルの粘性が高い状態では、金網に作用する剥離力が大きい。このため、樹脂製のストレーナボディに金網を溶着する技術では、オイルの流れ力により金網がストレーナボディから剥がれる可能性がある。

そこで、金網を直接ストレーナボディに固定するのではなく、濾過エレメントを、平らな金網と、この平らな金網をインサート成形（以下、単に「モールド」ともいう。）する樹脂製の枠材とで設け、枠材をストレーナボディに固定する技術が考えられる。なお、枠材を樹脂で設けることで、リテーナ（ストレーナボディ内を横切る補強用の架橋部材）を枠材と一体に設けることができ、平らな金網を用いても、リテーナによって濾過エレメントの変形を防ぐことができる。
しかし、上述したように、金網を通過するオイルの流れ力により、金網にはストレーナボディに対して剥離する力が加わる。特に、オイルの温度が低くてオイルの粘性が高い状態では、金網に作用する剥離力が大きくなる。
このため、金網を樹脂製の枠材でモールドする技術であっても、単に平らな金網を枠材にモールドするだけでは、長期の使用等によりオイルの流れ力によって金網が枠材から剥がれる可能性がある。
特許第３５０２７２９号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平らな濾材（金網等）を樹脂製の枠材でモールドする技術において、長期に使用されても濾材が枠材から剥がれない信頼性の高い濾過エレメント、およびその製造方法を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する濾過エレメントは、平らな濾材と、この濾材の一部をインサート成形（モールド）し、流体通過部材に取り付けられる枠材とを備えるものであり、濾材は、枠材内にインサート成形（モールド）される部分において流体の流れ方向の下流側から上流側へ向かって膨出する膨出部を備える。
このように、枠材内にモールドされる部分において濾材が上流側へ向かって膨出する膨出部を備えるため、濾材より下流側の枠材における流体の流れ方向に沿う厚みを厚くできる。また、枠材の断面において、濾材より下流側の枠材の断面（樹脂断面）を多くできる。

ここで、濾材より下流側の枠材の流体の流れ方向に沿う厚みが薄いと、濾材より下流側の枠材の強度が低くなり、濾材に加わる剥離力によって濾材が枠材から剥がれ易くなる。これに対し、請求項１の手段では、膨出部を設けたことにより、濾材より下流側の枠材を厚くでき、濾材より下流側の枠材の強度が高まり、濾材を枠材から剥がれ難くすることができる。
このように、濾材が枠材から剥がれ難くなることで、長期に使用されても濾材が枠材から剥がれない信頼性の高い濾過エレメントを提供できる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する濾過エレメントの枠材は、外周縁を成す外周枠部と、この外周枠部の内部を横切るリテーナとを備える。そして、外周枠部の内部およびリテーナの内部の濾材に膨出部が設けられる。即ち、枠材にモールドされる濾材は、全て上流側に向かう膨出部として設けられるものである。
このように、リテーナを設けることにより、濾材が平らであっても濾過エレメントの強度を高めることができ、濾材を通過するオイルの流れ力が大きくても、濾過エレメントの変形を抑えることができる。
また、リテーナ内に濾材がモールドされることで、濾材と枠材との結合力を高めることができる。これにより、濾材が枠材から剥がれ難くなり、長期に使用されても濾材が枠材から剥がれない信頼性の高い濾過エレメントを提供できる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段の濾過エレメントは、自動変速機の油圧制御に用いられるオイルの濾過を行なうものである。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用する濾過エレメントの製造方法は、枠材を成形する金型内に溶融樹脂を充填する樹脂充填時に、濾過対象の流体の流れ方向の下流側から上流側に向けて溶融樹脂を充填して、平らな濾材のインサート成形される部分を金型内において流体の流れ方向の上流側に膨出させる。
この製造方法によって製造される濾過エレメントは、流体の濾過を行なう濾材と、この濾材をインサート成形し、流体通過部材に取り付けられる樹脂製の枠材とを備え、枠材内にインサート成形される濾材が上流側へ向かって膨出する膨出部として設けられる。そして、樹脂の充填により膨出部が設けられるため、膨出部を予め形成しておく必要がなく、製造コストを抑えることができる。

最良の形態１の濾過エレメントは、上流から下流へ向けて濾過対象の流体が一方向に流れる流体通過部材に取り付けられ、この流体通過部材の内側を通過する流体の透過を行なうとともに、流体に含まれる異物を捕捉するものである。
この濾過エレメントは、流体の濾過を行なう金網、樹脂メッシュ、不織布等よりなる平らな濾材と、この濾材の一部をインサート成形し、流体通過部材に取り付けられる樹脂製の枠材とを備える。そして、濾材は、インサート成形される枠材内において上流側へ向かって膨出する膨出部を備える。

最良の形態２の濾過エレメントの製造方法は、流体の濾過を行なう金網、樹脂メッシュ、不織布等の濾材と、この濾材の一部をインサート成形し、上流から下流へ向けて流体が一方向に流れる流体通過部材に取り付けられる樹脂製の枠材とを備える濾過エレメントの製造を行なう方法であり、枠材を成形する金型内に溶融樹脂を充填する樹脂充填時に、濾過対象の流体の流れ方向の下流側から上流側に向けて溶融樹脂を充填して、平らな濾材のインサート成形される部分を金型内において濾過対象の流体の流れ方向の上流側に膨出させるものである。

本発明を、自動変速機の油圧制御に用いられるオイルの濾過を行なう濾過エレメントに適用した実施例１を、図１、図２を参照して説明する。
車両走行用エンジンの出力回転比および回転方向を可変する自動変速機は、流体継手（トルクコンバータ等）、複数の遊星歯車装置、および複数の遊星歯車装置の切替えを行う摩擦係合装置（多板クラッチ、多板ブレーキ等）の係脱をコントロールするための油圧制御装置を備える。

油圧制御装置は、自動変速機の下部で、且つオイルパンの内部に配置される油圧制御ボディを備える。この油圧制御ボディは、内部に油路が形成されるバルブボディを複数段積層して組み合わせたものであり、内部の油路の切替えや開閉を行なう複数の電磁弁を搭載している。
ここで、自動変速機は、油圧源となるオイルポンプを搭載している。
油圧制御ボディには、上下方向に延びるバイパス路が形成されており、このバイパス路の上方開口はオイルポンプのオイル吸引側に接続され、バイパス路の下方開口にはオイルパンの最底部近傍からオイルを吸い込むとともに、吸い込んだオイルを濾過する濾過器１が接続される。
そして、オイルポンプがエンジンの回転によって駆動されると、オイルポンプはオイルパン内のオイルを濾過器１を介して吸引、圧縮して吐出する。オイルポンプから吐出されたオイルは、自動変速機内の各潤滑部に供給されるとともに、油圧制御ボディ内に油圧源として供給される。

濾過器１は、図２に示すように、上流（下方）から下流（上方）へ向けてオイル（流体の一例）が一方向に流れるストレーナボディ２（流体通過部材の一例）と、このストレーナボディ２に取り付けられてストレーナボディ２の内側を通過するオイルの透過を行なうとともに、オイルに含まれる異物を捕捉する濾過エレメント３とで構成される。
ストレーナボディ２は、油圧制御ボディのバイパス路の下部開口に接続される接続口４を備える上部ボディ５と、オイルパンの略中央部に開口してオイルパン内のオイルを吸い込む吸込口６を備える下部ボディ７とを結合したものであり、上部ボディ５と下部ボディ７の結合部分に濾過エレメント３の外周縁が挟まれた状態で固定され、ストレーナボディ２の内周面と濾過エレメント３の外周縁との間に隙間（濾過エレメント３を通過せずにオイルが流れる部分）が形成されないように設けられている。なお、上部ボディ５と下部ボディ７は、共に樹脂成形品であり、上部ボディ５、下部ボディ７および濾過エレメント３の外周縁（後述する樹脂製の外周枠部９ａ）が、溶着技術で結合されるものである。

濾過エレメント３は、図１（ａ）に示すように、オイルの濾過を行なう平らな金網８（平らな濾材の一例）と、この金網８をモールドしてストレーナボディ２に取り付けられる樹脂製の枠材９とからなる。即ち、金網８は、樹脂製の枠材９の内部にモールドされて枠材９と結合されている。
ここで、枠材９は、外周縁を成す外周枠部９ａと、この外周枠部９ａの内部を架橋することで横切るリテーナ９ｂとからなり、外周枠部９ａとリテーナ９ｂは一体に設けられている。
外周枠部９ａは、上部ボディ５と下部ボディ７との間に全周に亘って挟まれる部分である。
リテーナ９ｂは、濾過エレメント３の補強部材であり、平らな金網８を用いてもリテーナ９ｂによって濾過エレメント３の変形を防ぐことができる。また、リテーナ９ｂ内に金網８がモールドされることで、金網８の結合力を高めることができる。

リテーナ９ｂには、図１（ｂ）に示すように、ストレーナボディ２内を流れるオイルの下流側に向かって突出したリブ９ｃがリテーナ９ｂの長手方向に沿って一体に設けられている。このように、下流側に向かうリブ９ｃをリテーナ９ｂに設けることで、上流側から下流側に向かうオイルの流れ力に抗するリテーナ９ｂの強度が増して、リテーナ９ｂの変形を抑えることができる。
なお、この実施例では、リテーナ９ｂが外周枠部９ａの内側に格子状に設けられる例を示すが、適宜変更可能なものである。

ここで、濾過エレメント３は、平坦な金網８を用いて製作されるものであり、濾過エレメント３において外部に露出する金網８は平坦を呈するものである。しかるに、樹脂製の枠材９（外周枠部９ａおよびリテーナ９ｂ）の内部にモールドされた金網８は、ストレーナボディ２内を流れるオイルの下流側から上流側へ向かって膨出する膨出部８ａとして設けられている。
即ち、濾過エレメント３の上流側をダーティサイド（未濾過側）と称し、濾過エレメント３の下流側をクリーンサイド（濾過完了側）と称した場合、樹脂製の枠材９の内部にモールドされた金網８は、ダーティサイド側に向かって膨出する膨出部８ａとして設けられている。
なお、図１（ｂ）では、リテーナ９ｂの内部に配置される金網８の形状を示すが、外周枠部９ａの内部に配置される金網８も、リテーナ９ｂ内の金網８と同様に、オイル流の下流側から上流側へ向かって膨出する膨出部８ａとして設けられている。

次に、濾過エレメント３の製造方法を説明することで、上記膨出部８ａの形成方法を説明する。
先ず、濾過エレメント３を製造する製造型の内側に、黄銅やステンレス等よりなり、目の細かくて変形が容易な、平らな金網８を配置する。
次に、枠材９（外周枠部９ａおよびリテーナ９ｂ）を成形する金型内に溶融したナイロン系樹脂などの溶融樹脂を充填する。この樹脂充填時は、濾過器１におけるオイルの流れ方向を基準として、下流側から上流側に向けて溶融樹脂を充填する。この溶融樹脂の充填による樹脂の流れが、金型内の金網８を上流側に押し曲げ、その結果、平らな金網８を金型内においてオイルの流れの上流側に凸状に膨出させる。そして、樹脂が硬化することで、枠材９（外周枠部９ａおよびリテーナ９ｂ）の内部にモールドされた金網８が、下流側から上流側へ向かう膨出部８ａとして形成される。

上記の製造方法によって製造された実施例１の濾過エレメント３は、金網８をモールドする樹脂製の枠材９内において金網８が下流側から上流側へ向かう膨出部８ａを備えるため、金網８より下流側の枠材９をオイルの流れ方向に沿って厚くできる。また、枠材９の断面において、金網８より下流側の枠材９の断面（樹脂断面）を多くできる。
ここで、金網８より下流側の枠材９がオイルの流れ方向に沿って薄い場合、金網８より下流側の枠材９の強度が低くなるため、金網８に加わる剥離力（金網８に付与されるオイルの流れ力により金網８と枠材９とが剥がれる方向に作用する力）によって金網８が枠材９から剥がれ易くなる。
しかるに、この実施例１の濾過エレメント３では、枠材９の内部に上流側に向かう膨出部８ａを設けたことにより、金網８より下流側の枠材９をオイルの流れ方向に沿って厚くでき、金網８より下流側の枠材９の強度が高まることで、枠材９から金網８を剥がれ難くすることができる。
このように、この実施例１の濾過エレメント３では、金網８が枠材９から剥がれ難くなるため、長期に使用されても金網８が枠材９から剥がれない信頼性の高い濾過エレメント３を提供できる。

また、この実施例１の枠材９は、外周縁を成す外周枠部９ａと、格子状のリテーナ９ｂとからなり、外周枠部９ａおよびリテーナ９ｂにモールドされる金網８は全て上流側に向かう膨出部８ａとして設けられる。
このように、枠材９にリテーナ９ｂを設けることにより、金網８が平らであっても濾過エレメント３の強度を高めることができる。これにより、金網８を通過するオイルの流れ力が大きくても、濾過エレメント３の変形を抑えることができる。
また、格子状のリテーナ９ｂ内に金網８がモールドされることで、金網８と枠材９との結合力を高めることができる。これにより、濾過エレメント３の濾過面積が大きくても、金網８が枠材９から剥がれ難くなり、長期に使用されても金網８が枠材９から剥がれない信頼性の高い濾過エレメント３を提供できる。

さらに、この実施例１では、枠材９を成形する金型内に溶融樹脂を充填する樹脂充填時に、ストレーナボディ２内を流れるオイルの流れ方向の下流側から上流側に向けて溶融樹脂を充填することで膨出部８ａを形成している。このため、金網８のモールド前に予め膨出部８ａを形成する必要がなく、製造コストを抑えることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、濾材の一例として金網８を用いたが、樹脂製のメッシュであっても良いし、不織布や和紙のような繊維の結合による濾材であっても良い。
上記の実施例では、自動変速機の油圧制御に用いられるオイルの濾過を行なう濾過エレメント３に本発明を適用した例を示したが、自動変速機とは異なる他のオイルの濾過器１の濾過エレメント３に本発明を適用しても良い。あるいは、オイル以外の流体（例えば、空気やガス等の気体や、水等の液体）の濾過を行なう濾過エレメント３に本発明を適用しても良い。具体的な一例を示すと、例えばエアコンの空気取入口の濾過エレメント３等に本発明の技術を採用しても良い。

濾過エレメントの平面図、および濾過エレメントの要部断面図である。 接続口と吸込口を含む部位における濾過器の断面図、および接続口と吸込口を含まない部位における濾過器の断面図である。

符号の説明

１ 濾過器
２ ストレーナボディ（流体通過部材）
３ 濾過エレメント
８ 金網（濾材）
８ａ 膨出部
９ 枠材
９ａ 外周枠部
９ｂ リテーナ

Claims (4)

1. 上流から下流へ向けて濾過対象の流体が一方向に流れる流体通過部材に取り付けられ、この流体通過部材の内側を通過する前記流体の透過を行なうとともに、前記流体に含まれる異物を捕捉する濾過エレメントにおいて、
   この濾過エレメントは、前記流体の濾過を行なう金網、樹脂メッシュ、不織布等よりなる平らな濾材と、この濾材の一部をインサート成形し、前記流体通過部材に取り付けられる樹脂製の枠材とを備え、
   前記濾材は、前記枠材の内部にインサート成形されている部分において前記流体の流れ方向の下流側から上流側へ向かって膨出する膨出部を備えることを特徴とする濾過エレメント。
2. 請求項１に記載の濾過エレメントにおいて、
   前記枠材は、外周縁を成す外周枠部と、この外周枠部の内部を横切るリテーナとを備え、
   前記膨出部は、前記外周枠部の内部にインサート成形されている前記濾材に設けられるとともに、前記リテーナの内部にインサート成形されている前記濾材に設けられることを特徴とする濾過エレメント。
3. 請求項１または２に記載の濾過エレメントにおいて、
   前記濾過エレメントは、自動変速機の油圧制御に用いられるオイルの濾過を行なうことを特徴とする濾過エレメント。
4. 流体の濾過を行なう金網、樹脂メッシュ、不織布等の濾材と、
   この濾材の一部をインサート成形し、上流から下流へ向けて流体が一方向に流れる流体通過部材に取り付けられる樹脂製の枠材と、
   を備える濾過エレメントの製造方法において、
   前記枠材を成形する金型内に溶融樹脂を充填する樹脂充填時に、濾過対象の流体の流れ方向の下流側から上流側に向けて溶融樹脂を充填して、平らな前記濾材のインサート成形される部分を前記金型内において前記流体の流れ方向の上流側に膨出させることを特徴とする濾過エレメントの製造方法。

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