CN104275014A - 过滤元件和用于制造过滤元件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及过滤元件和用于制造过滤元件的方法。描述了特别是机动车辆的特别是内燃机的用于流体、特别是燃料、油、水、尿素溶液或空气的过滤器的过滤元件(10)及其制造方法。过滤元件(10)包括过滤介质(14)，其设计成过滤介质中空本体(12)且至少相对于假想轴线(16)沿周向封闭。在至少一个端面上，过滤介质(14)包括端部本体(20)。端部本体(20)包括至少密封性地连接到过滤介质(14)上的封闭区段(28)。此外，端部本体(20)具有中心流体开口(24)，过滤器的管状连接元件(38)可插入其中。至少一个密封区段(30)设置在端部本体(20)上，以相对于管状连接元件(38)沿周向密封流体开口(24)。至少一个密封区段(30)借助于至少一个柔性连结区段(32)整体地连接到封闭区段(28)上。

Description

过滤元件和用于制造过滤元件的方法
技术领域
本发明涉及特别是机动车辆的特别是内燃机的用于流体、特别是燃料、油、水、尿素溶液或空气的过滤器的过滤元件，其包括过滤介质，过滤介质设计成过滤介质中空本体且至少相对于假想轴线沿周向封闭，并且在至少一个端面上包括端部本体，端部本体包括封闭区段，封闭区段至少密封性地连接到过滤介质上且具有中心流体开口，过滤器的管状连接元件可插入中心流体开口中，并且过滤元件进一步包括在端部本体处的至少一个密封区段，以用于相对于管状连接元件沿周向密封流体开口。
本发明进一步涉及用于制造特别是机动车辆的特别是内燃机的用于流体、特别是燃料、油、水、尿素溶液或空气的过滤元件、特别是根据本发明的过滤元件的方法，其中过滤介质设计成过滤介质中空本体，其相对于假想轴线沿周向封闭；其中，在过滤介质中空本体的至少一个端面上，具有封闭区段的端部本体至少密封性地连接到过滤介质上，端部本体具有中心流体开口，过滤器的管状连接元件可插入中心流体开口中；并且其中至少一个密封区段设置在端部本体处，以相对于管状连接元件沿周向密封流体开口。
背景技术
上面描述的类型的过滤元件和用于制造该过滤元件的方法从例如DE 44 193 61 A1已知。此外，内燃机的燃烧空气的空气过滤器的圆形过滤元件(在市场上已知)包括过滤器波纹管，其由沿周向封闭的过滤介质制成。端板设置在过滤器波纹管的各个端面处且密封性地连接到过滤介质上。一个端板具有中心空气开口，空气过滤器的连接器插入中心空气开口中，连接器固定到壳体上。O形环密封件相对于连接器密封空气开口。O形环密封件设置在端板上的对应的容座中。
本发明的目标是产生上面提到的类型的过滤元件和用于制造该过滤元件的方法，其中可更容易地实现至少一个密封区段。
发明内容
此目标根据本发明来实现，其中，至少一个密封区段借助于至少一个柔性连结区段整体地连接到封闭区段。
根据本发明，端部本体因而实现为一体式构件且包括封闭区段、至少一个连结区段和至少一个密封区段。封闭区段、至少一个连结区段和至少一个密封区段可在各个情况下关于其功能得到优化。不同的区段可有利地在各个情况下具有不同的机械柔性。
与其它区段相比，封闭区段可有利地在机械方面是稳定的和非柔性的。端部本体和因而整个过滤元件的机械稳定性可照这样改进。封闭区段可有利地具有盘形。盘是扁平的且可以节约空间的方式覆盖过滤介质的对应的端面。
至少在安装好时承靠着管状连接元件的区域中，至少一个密封区段的柔性可有利地对于密封功能是最佳的。照这样，密封功能可得到改进。至少一个密封区段可有利地为环形或套管形，特别是为汽缸套或圆锥体的包络的形状。至少一个密封区段可有利地以沿周向封闭方式包围假想轴线。
至少一个连结区段的柔性可有利地使得允许其允许至少一个密封区段相对于封闭区段移动。照这样，公差可得到补偿。此外，至少一个密封区段相对于封闭区段的位置和/或定向可容易地改变。至少一个连结区段可有利地为环形或套管形，特别是为汽缸套或圆锥体的包络的形状。至少一个连结区段可有利地以沿周向封闭方式包围假想轴线。
此外，一体式端部本体可与封闭区段、至少一个连结区段和至少一个密封区段共同预制。至少一个密封区段以及至少一个连结区段可以防遗失的方式连接到封闭区段上。端部本体可因而容易地存储和运输。至少一个密封区段可有利地设置在封闭区段上，使得至少一个密封区段容易地定位在过滤元件上的正确的安装位置上。照这样，可降低组装的复杂性。此外，不需要单独的构件，特别是单独的密封件。可因而降低整体的材料花费。
有利地，至少一个密封区段、至少一个连结区段和/或封闭区段可由相同材料制成。与特别是两构件式部件的情况相比，端部本体因而较容易制造。至少一个连结区段的柔性可有利地通过使材料恰当地成形来实现。有利地，连结区段中的材料厚度可因此比在封闭区段和/或至少一个密封区段中更薄。
包括至少一个密封区段、封闭区段和连结区段的端部本体可有利地由塑料材料制成。塑料材料容易成形。塑料材料还可用来容易地实现柔性区段。另外，良好的密封动作可利用塑料材料产生。塑料材料可柔性地适于管状连接元件的对应的密封表面，并且相对于其进行密封。
过滤元件可有利地为圆形过滤元件。过滤介质可有利地沿周向封闭。有利地，其可以Z字或星形方式皱褶。圆形过滤元件可具有圆形或椭圆形横截面或以另一个方式弯曲的横截面。代替圆形过滤元件，还可行的是提供过滤元件，其包括过滤介质中空本体，过滤介质中空本体具有多边的，特别是正方形、长方形或三角形的横截面。
端部本体中的中心流体开口可有利地连接到过滤介质中空本体的内腔室，内腔室由过滤介质包围。当过滤元件安装好时，过滤器的管状连接元件可因而通过流体开口突起到过滤介质中空本体的内腔室中。连接元件可有利地包括至少一个流体通道且因而将内腔室连接到过滤器壳体的用于流体的入口或出口。
过滤器的管状连接元件可有利地为连接器或中心管。管状连接元件可有利地刚性地连接到过滤器壳体。
在有利实施例中，包括封闭区段、至少一个连结区段和至少一个密封区段的端部本体可实现为吹塑部件。借助于吹塑方法可容易地对端部本体实现复杂的形状。端部本体有利地容易由塑料材料根据吹塑方法制造。
在另一个有利实施例中，至少一个密封区段可相对于密封区段的轴线在至少一个连结区段上沿轴向翻转。当过滤元件安装好时，密封区段的轴线可有利地相对于端部本体中的中心流体开口的轴线同轴。轴线可有利地相对于过滤元件的假想轴线同轴。
 至少一个连结区段可有利地具有一定程度的柔性，使得至少一个密封区段的翻转是可行的。在制造端部本体期间，密封区段的密封表面初始可沿径向实现在外侧且可容易接近，并且它可在安装端部本体之后，在过滤介质中空本体上向内翻转。密封区段的密封表面可因而更好且更容易地实现。端部本体可容易置于过滤介质的端面上，并且密封区段后续可翻转。端部本体在过滤介质上的安装可因而进一步简化。
在另一个有利实施例中，至少一个密封区段可至少在其在过滤元件安装在过滤器中时面向管状连接元件的周向侧上包括至少一个密封结构。密封结构可有利地具有波动轮廓，其波动相对于至少一个密封区段沿周向延伸。为此，沿周向延伸的波峰在各个情况下与对应的沿周向延伸的波谷交替。密封结构允许改进至少一个密封区段的柔性。照这样，至少一个密封区段的形状可更好地适于管状连接元件的径向外部周向侧的形状。密封动作可因而进一步改进。因为在密封区段翻转之前，密封区段的周向侧在制造期间可初始沿径向设置在外侧，所以密封结构可更容易实现。在密封区段翻转之后，密封结构可设置在面向管状连接元件的对应的密封表面的径向内部周向侧。
在另一个有利实施例中，至少一个密封区段可承靠着过滤元件、特别是支承管和/或端部本体的至少一个支承区段，支承区段相对于流体开口至少在周边的一部分上延伸，当过滤元件安装好时，支承管可位于至少一个密封区段的定位成沿径向与管状连接元件相对的侧上。过滤元件的至少一个支承区段可为至少一个密封区段形成相配的表面。至少一个支承区段可阻止至少一个密封区段在管状连接元件插入时沿径向方向膨胀得太多。密封功能可因而进一步改进。至少一个密封区段可因而更好地定位和保持在过滤元件中。
支承区段可有利地整体地连接到端部本体。它也可为端部本体的一部分。至少一个支承区段可有利地整体地连接到端部本体的其它区段。它可有利地由与端部本体的其它区段相同的材料制成。特别是由于对应的形状和/或材料厚度，支承区段可有利地具有比至少一个连结区段在机械方面更稳定的设计。至少一个支承区段可有利地具有套管状形状，特别是汽缸套或圆锥体的包络的形状。至少一个支承区段可有利地在一个端面上连接到封闭区段，并且在另一个端面上连接到至少一个连结区段。至少一个密封区段可因而在至少一个支承区段的背向封闭区段的端面处在连结区段上翻转。至少一个密封区段可因而设置在至少一个支承区段的内腔室中，并且可支承在至少一个支承区段的径向内部周向侧上。
作为备选方案，至少一个支承区段可在端部本体上设置成单独的构件。这可有利地为过滤元件的对应的支承管的轴向延伸部，其延伸通过端部本体的中心流体开口。
 在另一个有利实施例中，至少一个密封区段可设置在过滤介质中空本体的内腔室中。至少一个密封区段可因而安全地设置和得到保护。此外，至少一个密封区段可以节约空间的方式设置在内腔室中。至少一个密封区段可有利地承靠着过滤元件的支承管的径向内部周向侧。至少一个密封区段可因而沿径向方向保持离过滤介质的径向内部周向侧一定距离。照这样，可减少至少一个密封区段对起作用的过滤器表面的覆盖。可仅通过使其翻转而使至少一个密封区段有利地设置在过滤介质中空本体的内腔室中。
在另一个有利实施例中，至少一个密封区段可设置在端部本体的背向过滤介质中空本体的外侧上。照这样，可减少至少一个密封区段对过滤介质的覆盖。照这样，可增大起作用的过滤器表面。至少一个密封区段可支承在其上的潜在地存在的支承区段可同样有利地设置在端部本体的外侧上。
进一步通过根据本发明的方法来实现该目标，其中至少一个密封区段借助于至少一个柔性连结区段整体地连接到封闭区段。
上面关于根据本发明的过滤元件和其有利实施例描述的优点和特征以对应的方式适用于根据本发明的方法和其有利实施例，并且反之亦然。根据本发明，端部本体容易地实现成与至少一个密封区段、封闭区段和至少一个连结区段成一体。这些区段可因而共同预制、存储、运输和安装。至少一个密封区段可因而容易地以防遗失的方式连接到封闭区段。至少一个密封区段可因而也容易地和精确地定位在过滤介质中空本体上。有利地，端部本体可根据吹塑方法用塑料材料制造。
在方法的有利实施例中，至少一个密封区段可相对于密封区段的轴线在至少一个连结区段上沿轴向翻转。照这样，密封区段的对应的密封表面初始可以容易接近的方式沿径向实现在外侧。当过滤元件安装和组装好时，至少一个密封区段可恰当地翻转，使得对应的密封表面位于径向内部周向侧上。密封区段的轴线可有利地与过滤元件的假想轴线重合。
在方法的另一个有利实施例中，至少一个密封区段可至少在其径向外部周向侧上设有至少一个密封结构，当过滤元件安装在过滤器中时，密封结构在至少一个密封区段翻转之后面向管状连接元件。至少一个密封结构可容易地实现在径向外部周向侧上。借助于密封结构，可改进相对于管状连接元件的密封功能。
附图说明
根据下文提供的描述，本发明的另外的优点、特征和细节将显而易见，下文提供的描述基于附图更详细地描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员还将有利地单独地考虑以组合的方式在图、描述和权利要求中公开的特征，并且将它们组合来形成可用的另外的组合。示意图显示：
图1是根据第一示例性实施例的机动车辆的内燃机的空气过滤器的圆形过滤元件的立体图，圆形过滤元件包括过滤器波纹管，具有连接开口的连接端板和用于连接开口的密封区段附连在过滤器波纹管的一个端面上，其中，密封区段设置在过滤器波纹管的内腔室中；
图2显示在安装在过滤器波纹管上之前处于组装前的状态的图1的连接端板的详细图；
图3显示图1的圆形过滤元件的纵截面图；
图4显示图2的组装前的状态的连接端板的纵截面图；以及
图5显示根据第二示例性实施例的圆形过滤元件的纵截面图，其类似于图1和3的圆形过滤元件，其中，密封区段设置在连接端板的外侧上。
在图中，相同构件由相同参考标号表示。
具体实施方式
图1和3显示机动车辆的内燃机的空气过滤器的过滤元件10。过滤元件10可以可更换地设置在空气过滤器的过滤器壳体(未显示)中，使得其密封性地使过滤器壳体的空气入口与空气出口分开。
过滤元件10设计成具有圆形横截面的圆形过滤元件。过滤元件10包括过滤器波纹管12，过滤器波纹管12由沿周向封闭的过滤介质14制成，过滤介质14以Z字形方式皱褶。过滤介质14可例如为非纺织过滤器。总体上，过滤元件10具有相对于假想轴线16同轴的设计。过滤器波纹管12的径向内部周向侧和径向外部周向侧各自相对于轴线16定位在假想的同轴汽缸套上。过滤器波纹管12以沿周向封闭的方式包围过滤元件10的内腔室18。
密封性地连接到过滤介质14上的连接端板20设置在过滤器波纹管12的端面上。相配的端板22设置在另一个端面上且同样密封性地连接到过滤介质14上。连接端板20和相配的端板22两者由塑料材料制成。它们各自借助于粘结剂连结到过滤介质14上。作为备选方案，连接端板20和相配的端板22还可在各个情况下熔化，并且为了连结，过滤介质14可挤压到熔化的板20、22中。
相配的端板22完全封闭且在过滤器波纹管12的对应的端面处封闭内腔室18。
连接端板20具有相对于轴线16同轴的中心开口24。开口24的直径略微小于过滤器波纹管12的径向内直径和内腔室18的直径。
网形支承管26相对于轴线16同轴地设置在过滤器波纹管12的内腔室18中。支承管26同样由塑料材料制造，或也由金属制成。支承管26的径向外部周向侧承靠着过滤器波纹管12的径向内部周向侧，从而对其进行支承。支承管26的端面在各个情况下连接到连接端板20和相配的端板22上。支承管26整体上允许空气在周向侧上通过。支承管26由多个沿周向延伸的周向支柱构成，周向支柱借助于多个沿轴向延伸的轴向支柱连接成整体。
在图2和4中显示处于安装在过滤器波纹管12上之前的组装前状态的连接端板20，其包括整体地连接到彼此上的封闭区段28、密封区段30和柔性连结区段32。借助于吹塑方法制造包括区段28、30和32的连接端板20。其由单个塑料材料制成。
封闭区段28具有相对于轴线16沿径向延伸的圆环形盘的形状。封闭区段28具有开口24。其端面连接到过滤器波纹管12的端面上。
 密封区段30具有汽缸套区段的形状。当连接端板20安装在过滤器波纹管12上时，密封区段30相对于轴线16同轴地设置在内腔室18中。当安装好时，密封区段30的轴线与轴线16重合，并且为了更清楚，在图2和4中还由参考标号16表示。
密封区段30借助于柔性连结区段32来连接到封闭区段28的径向内部周向侧上。连结区段32和密封区段30相对于轴线16各自沿周向封闭。当连接端板20安装好时，密封区段30的径向外部周向侧承靠着支承管26的径向内部周向侧。支承管26因而支承密封区段30，因而形成相配的表面。
密封区段30的周向侧(其为当连接端板20安装好时的径向内部侧)包括密封结构34。密封结构34具有锯齿状轮廓。密封结构34包括多个凸脊36，凸脊36相对于轴线16沿周向延伸且形成锯齿状轮廓的齿。凸脊36具有某些弹性，这允许相对于连接器38(在图3中由虚线表示)或过滤器壳体的中心管有密封功能。当连接端板20安装好时，凸脊36的背向内腔室18的侧翼相对于轴线16倾斜地延伸，使得简化连接器38插入开口24中，也就是说插入密封区段30中。凸脊36的面向内腔室18的相对的侧翼相对于轴线16沿径向延伸，使得较难移除连接器38。
在安装在过滤器波纹管12上之前，在连接端板20的组装前的状态中，密封区段30位于封闭区段28的在最终安装状态中定位成与过滤器波纹管12相对的外侧上。在组装前的状态，密封结构34设置在密封区段30的径向外部周向侧上。密封结构36因而容易根据吹塑方法来实现。连结区段32的弹性允许密封区段30从组装前的状态翻转到最终安装状态。
在空气过滤器的运行期间，要过滤的空气通过过滤器波纹管12从径向外部流到径向内部。空气流在图3中由箭头40表示。在显示的实施例中，过滤器壳体的连接器38是出口连接器。
为了制造过滤元件10，初始将过滤器波纹管12、连接端板20，端板22和支承管26预制成单独的构件。
支承管26设置在过滤器波纹管12的内腔室18中。借助于置于其间的粘结剂，连接端板20和相配的端板22设置在过滤器波纹管12的端面上。此后，密封区段30在连结区段32上相对于轴线16沿轴向翻转到过滤器波纹管12的内腔室18中，脱离在连接端板20的外侧上的组装前的状态。在粘结剂变干之后，过滤元件10可随时使用。
为了安装过滤器壳体，首先利用连接端板20将过滤元件10置于连接器38上，其中连接器通过开口24延伸到密封区段30中，进入内腔室18中。密封结构34然后密封性地承靠着连接器38的径向外部周向侧。
图5显示过滤元件110的第二示例性实施例。类似于图1至4的第一示例性实施例的那些的元件由相同标号加100来表示。
过滤元件110不同于根据图1至4的第一示例性实施例的过滤元件10，因为密封区段130设置在连接端板20的外侧上，而非在内腔室18中。
 支承区段142设置在连结区段132和封闭区段128之间。支承区段142具有相对于轴线116同轴的汽缸套的形状。其在机械方面稳定。在一个端面处，支承区段142整体地连接到封闭区段128上，并且在另一个端面处，其整体地连接到密封区段130上。支承区段142位于封闭区段128的背向过滤器波纹管12的外侧上。这个区段的轴向延伸部大致对应于密封区段130的轴向延伸部。当安装好时，密封区段130的径向外部周向侧承靠着支承区段142的径向内部周向侧。支承区段142因而形成相配的表面，以便密封区段130抵靠着过滤器壳体的连接器138。
在第二示例性实施例中，密封区段130还在连结区段132上相对于轴线16沿轴向翻转。在连接端板120的组装前的状态(其未显示在图中)中，密封结构134承靠着密封区段130的径向外部周向侧，这类似于第一示例性实施例，如图4中显示。密封区段130则未设置在支承区段142内侧，而是在定位成与封闭区段128相对的侧上在轴向方向上靠近支承区段142。
过滤元件110安装在过滤器壳体中，其方式对应于过滤元件10的第一示例性实施例。
在过滤元件10；110和制造过滤元件10；110的方法的上面描述的所有示例性实施例中，除了别的之外，以下修改是可行的。
本发明不限于机动车辆的空气过滤器的过滤元件10；110。实际上，它还可用于诸如用于燃料、油、水或尿素溶液的其它过滤元件中。过滤器也可用在机动车辆的外部，诸如用于工业发动机。
过滤元件10；110也可以固定方式而非以可更换的方式设置在过滤器壳体中。
代替圆形过滤元件，过滤元件10；110也可实现成不同的种类的包括设计成中空本体的过滤器波纹管的过滤元件。例如，圆形过滤元件可具有椭圆横截面，而非圆形横截面。它也可为具有多边横截面的过滤元件。过滤介质不是以Z字形方式皱褶，还可行的是使用沿周向以另一个方式封闭的过滤介质，诸如泡沫过滤介质。
空气可通过过滤器波纹管12；112从径向内部流到径向外部，而非从径向外部流到径向内部。连接器38；138在这个情况下为入口连接器。

Claims (10)

1.一种特别是机动车辆的特别是内燃机的用于流体、特别是燃料、油、水、尿素溶液或空气的过滤器的过滤元件(10；110)，其包括过滤介质(14；114)，所述过滤介质(14；114)设计成过滤介质中空本体(12；112)且至少相对于假想轴线(16；116)沿周向封闭，并且在至少一个端面上包括端部本体(20；120)，所述端部本体(20；120)包括封闭区段(28；128)，所述封闭区段(28；128)至少密封性地连接到所述过滤介质(14；114)上且具有中心流体开口(24；124)，所述过滤器的管状连接元件(38；138)可插入所述中心流体开口(24；124)中，并且所述过滤元件(10；110)进一步包括在所述端部本体(20；120)处的至少一个密封区段(30；130)，其用于相对于所述管状连接元件(38；138)沿周向密封所述流体开口(24；124)，其特征在于,所述至少一个密封区段(30；130)借助于至少一个柔性连结区段(32；132)整体地连接到所述封闭区段(28；128)上。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，包括所述封闭区段(28；128)、所述至少一个连结区段(32；132)和所述至少一个密封区段(30；130)的所述端部本体(20；120)实现成吹塑部件。
3.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，所述至少一个密封区段(30；130)可相对于所述密封区段(30；130)的轴线(16；116)在所述至少一个连结区段(32；132)上沿轴向翻转。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述至少一个密封区段(30；130)至少在其在所述过滤元件(10；110)安装在所述过滤器中时面向所述管状连接元件(38；138)的周向侧上包括至少一个密封结构(34；134)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述至少一个密封区段(30；130)承靠着所述过滤元件(10；110)、特别是支承管(26)和/或所述端部本体(120)的至少一个支承区段(26；142)，所述至少一个支承区段(26；142)相对于所述流体开口(24；124)至少在周边的一部分上延伸，当所述过滤元件(10；110)安装好时，所述支承管(26)位于所述至少一个密封区段(30；130)的定位成与所述管状连接元件(38；138)沿径向相对的侧上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述至少一个密封区段(30)设置在所述过滤介质中空本体(12)的内腔室(18)中。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述至少一个密封区段(130)设置在所述端部本体(120)的背向所述过滤介质中空本体(112)的外侧上。
8.一种用于制造特别是机动车辆的特别是内燃机的用于流体、特别是燃料、油、水、尿素溶液或空气的特别是根据前述权利要求中的任一项所述的过滤元件(10；110)的方法，其中过滤介质(14；114)设计成相对于假想轴线(16；116)沿周向封闭的过滤介质中空本体(12；112)；其中，在所述过滤介质中空本体(12；112)的至少一个端面上，具有封闭区段(28；128)的端部本体(20；120)至少密封性地连接到所述过滤介质(14；114)上，所述端部本体具有中心流体开口(24；124)，所述过滤器的管状连接元件(38；138)可插入所述中心流体开口(24；124)中；并且其中，至少一个密封区段(30；130)设置在所述端部本体(20；120)处，以相对于所述管状连接元件(38；138)沿周向密封所述流体开口(94；124)，其特征在于，所述至少一个密封区段(30；130)借助于至少一个柔性连结区段(32；132)整体地连接到所述封闭区段(28；128)上。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个密封区段(30；130)相对于所述密封区段(30；130)的轴线(16；116)在所述至少一个连结区段(32；132)上沿轴向翻转。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个密封区段(30；130)至少在其径向外部周向侧上设有至少一个密封结构(34；134)，当所述过滤元件(10；110)安装在所述过滤器中时，在所述至少一个密封区段(30；130)翻转之后，所述密封结构面向所述管状连接元件(38；138)。
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