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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Außerdem betrifft
die Erfindung ein Rohluftelement nach Anspruch 9, ein Reinluftrohr
nach Anspruch 12 sowie ein Luftfiltersystem. Des Weiteren betrifft
die Erfindung ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 16.
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Es
ist aus dem US-Patent 6,348,085 ein Filterelement bekannt, welches
zwischen einer stirnseitigen Reinluftseite und einer gegenüberliegenden stirnseitigen
Rohluftseite axial durchströmt
wird. Das zylindrisch geformte Filterelement ist an seiner radialen
Umfangsfläche
dichtend mit einem Mantelelement verbunden. Nachteilig an der gezeigten
Lösung ist,
dass die dichtende Verbindung zwischen dem umlaufenden Mantel und
dem Filtermedium im radialen Zwischenbereich stattfinden muss. Weiterhin muss
das Filterelement zur Gewährleistung
seiner Funktion in einem rohrförmigen
Filtersystem untergebracht werden und muss dazu in Strömungsrichtung des
Luftstromes dichtend mit einer reinluftseitigen Flanschseite befestigt
werden. Um diese Funktionen zu gewährleisten, sind aufgrund der
Konturen des Mantelelementes aufwendige Befestigungsmittel erforderlich.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein axial durchströmbares Filterelement
für ein
Filtersystem, sowie ein Rohluftelement und ein Reinluftrohr für dieses
Filtersystem zu schaffen, welches mit einfachem, wirtschaftlichem
Aufwand herstellbar ist und eine dichte, zuverlässige Befestigung im Filtersystem ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Filterelement
weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Filtermedium auf und
erstreckt sich über
eine axiale Länge zwischen
einer stirnseitigen Reinluftseite und einer stirnseitigen Rohluftseite.
Ein Mantelelement umschließt
das Filtermedium zumindest an einer Stirnseite. Die Verbindung zwischen
Mantelelement und Filtermedium kann sowohl an der reinluftseitigen,
als auch an der rohluftseitigen Stirnseite des Filtermediums angeordnet
sein.
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Das
Mantelelement kann das Filtermedium in beiden stirnseitigen Richtungen
axial überstehen und
eignet sich somit zur Anordnung von Dicht- und Befestigungskonturen
gegenüber
der Reinluftseite und der Rohluftseite. Als Material für das Mantelelement
eignet sich beispielsweise Kunststoff wie Polyamid oder Polypropylen,
eventuell können
auch thermoplastische Elastomere verwendet werden. Das Mantelelement
ist vorzugsweise in einem Urformverfahren, insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren
herstellbar. Dabei ist die Entformungsrichtung der Werkzeuge gleich
der Längsachse
des Mantelelementes. Das Mantelelement ermöglicht es in vorteilhafter
Weise, sowohl die dichte Befestigung zum Filtermedium als auch eine
Befestigung zu einem Filtergehäuse
herzustellen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Mantelelement aus
zwei koaxial zueinander angeordneten Ringen, wobei beide Ringe einstückig mit dem
Mantelelement hergestellt sind. Durch diese Anordnung wird das Mantelelement
in vorteilhafter Weise gegenüber
statischen und dynamischen Belastungen versteift. Dadurch können die
Wandungen dünn gestaltet
werden, und es ergibt sich eine Gewichtsreduzierung des Mantelelementes.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der umlaufende Steg als Auflagefläche für ein Reinluftrohr
genutzt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Gestaltung der Erfindung werden direkt am Mantelelement
bewegliche Befestigungselemente angeordnet, welche zur formschlüssigen,
lösbaren
Befestigung mit einem reinluftseitigen Flansch vorgesehen sind.
Das Mantelelement kann mit den Befestigungselementen einstückig hergestellt
werden, wodurch eine kostengünstige
und wirtschaftliche Herstellungsweise möglich ist. Zusätzlich zum
einfachen Fertigungsprozess kann auf zusätzliche Teile zum Befestigungselement
verzichtet werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Gestaltung der Erfindung wird im reinluftseitigen
Bereich des Mantelelementes eine elastische Dichtkontur einstückig mit
dem Mantelelement hergestellt. Das Teil ist dabei axial entformbar,
so dass sich beim Ausformen aus dem Werkzeug kein Grat auf der Dichtfläche bildet.
Die elastische Dichtkontur besteht vorzugsweise aus einem dünnwandigen
Steg, der in spitzem Winkel zur Längsachse des Mantelelementes
ausgebildet ist. Die Dichtkontur dient zur Herstellung einer Dichtverbindung
mit einem reinluftseitigen Flansch. Um Relativbewegungen in der
Dichtverbindung zu vermeiden, wird der reinluftseitige Flansch außerhalb
der Dichtkontur am Mantelele ment abgestützt. Die Anordnung der elastischen
Dichtkontur im Mantelelement als einstückiges Bauteil ermöglicht es,
auf zusätzliche
Elastomerdichtungen zu verzichten.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausbildung wird das Mantelelement durch
eine rastbare Verbindung formschlüssig mit dem Filtergehäuse befestigt. Dazu
können
am Mantelelement oder am Filtergehäuse Aussparungen vorhanden
sein, die mit Befestigungsnasen des Filtergehäuses oder des Mantelelementes
korrespondieren.
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In
vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Mantelelement sowohl für einen
Wickelfilter als auch für
ein extrudiertes Filtermedium verwendet werden. Der Wickelfilter,
welcher aus aufgerollten, plissierten Filterlagen besteht, die wechselseitig
verschlossen sind, kommt an seinen Stirnseiten ohne Endscheiben
aus. Ein extrudiertes Filterelement besteht aus einem aus Treibgas
aufgeschäumten
Medium. Alternativ kann auch ein hohlzylindrisch gefaltetes Rundelement
verwendet werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das Filtermedium im Mantelelement
in einem Verbindungsbereich eingeschmolzen, wodurch sich eine vorteilhafte,
einfache, sichere und kostengünstige
sowie zuverlässige
Verbindung zwischen Filtermedium und Mantelelement herstellen lässt.
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In
Verbindung mit dem vorgeschlagenen Filterelement wird ein Rohluftelement
beschrieben. Das Rohluftelement besteht aus einem Rohluftrohr, welches
die Rohluft über
einen Ansaugtrichter ansaugt und in welchem der angesaugte Gasstrom
in Strömungsrichtung
durch einen Übergangsbereich
in den ungleichen Querschnitt eines Filtergehäuses geführt wird. Das Filtergehäuse, erstreckt
sich axial über
einen Gehäuseinnenraum
und weist an seiner äußeren Mantelfläche, einen
kommunizierenden Abschnitt auf, welcher zur Verbindung mit einem
Mantelelement vorgesehen ist. Das Filtergehäuse kann beispielsweise oval
oder rund ausgebildet sein und am Filtergehäuse können auch Resonatorräume zur akustischen
Dämpfung
des Ansauggeräusches
angeordnet sein. Das Rohluftelement wird als einstückiges Bauteil
hergestellt und bildet das Rohluftrohr und gleichzeitig ein Gehäuse zur
Unterbringung eines Filtermediums.
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Bei
einer vorteilhaften Gestaltung des Rohluftelementes sind Befestigungsnasen
im Bereich des kommunizierenden Abschnittes vorgesehen. Die Befestigungsnasen
sind in Aussparungen des Mantelelementes einrastbar. Durch die rastbare
Verbindung wird es ermöglicht,
eine kostengünstige,
sichere und formschlüssige
Verbindung zwischen Filtergehäuse
und Mantelelement herzustellen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weist das Rohluftrohr einen flexiblen Rohrabschnitt
auf. Die Flexibilität
wird dabei durch radial gefaltete Faltenflanken erzielt, die sich
der Strömungsrichtung
entlang zickzackförmig
erstrecken. Es entsteht durch jeweils ein Faltenpaar eine rastende
Längen-
oder Winkelverstellung. Pro Faltenpaar lässt sich der flexible Abschnitt üblicherweise über einen
Winkelbereich von 5° bis
20° biegen.
Diese Art von flexiblen Rohrabschnitten ist bisher an Trinkhalmen
oder medizinischen Versorgungsschläuchen bekannt. Durch die winkel-
und längenflexible
Rastung des flexiblen Abschnittes wird es ermöglicht, den flexiblen Rohrabschnitt
geradlinig herzustellen und erst bei der Montage an den Einbauort
an den Einbauraum anzupassen.
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Zur
Stabilisierung der flexiblen Rohrabschnitte, können an den gegenüberliegenden
Faltenflanken Rastelemente angebracht, die zusammengeschoben ineinander
eingreifen und durch einen Hinterschnitt eine rastende Verbindung
einnehmen. Es können
einzelne oder mehrere Rastelemente auf den einzelnen Faltenflanken
angebracht sein, wodurch sich mehrere Rastungsmöglichkeiten ergeben. Durch
die Anordnung von zusätzlichen
Rastelementen im Bereich des flexiblen Abschnittes ergibt sich der
Vorteil, dass das in die Position gebogene, flexible Rohr steif
ist und eine erhöhte
Widerstandskraft gegen Schwing- und Biegebelastungen aufweist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Rohluftelementes sind im
Bereich zwischen Ansaugtrichter und bogenförmigem Abschnitt Perforationen
in Form von axial verlaufenden Schlitzen oder Löchern angeordnet. Durch die
Anordnung von Perforationen im Rohluftrohr wird der Lärmpegel, welcher
durch die Luftpulsation entsteht, vorteilhaft gedämpft.
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Eine
weitere vorteilhafte Nutzung des Filterelementes ermöglicht sich
durch die Verwendung eines Reinluftrohres, welches an seiner stirnseitigen Anströmseite eine
zylindrische Außenfläche aufweist,
die mit einer Dichtkontur eines Mantelelementes kommuniziert. Das
Reinluftrohr verjüngt
sich in einem Reduzierungsabschnitt auf ein Reinluftrohr, an welchem
ein flexibler Abschnitt angeordnet ist. Der flexible Abschnitt dient
zum Ausgleich von Toleranzen oder zur Anpassung an die Einbausituation.
Die Ausgestaltung des flexiblen Abschnittes entspricht dem flexiblen
Abschnitt des vorher beschriebenen Rohluftrohres.
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Das
erfindungsgemäße Reinluftrohr
ist in vorteilhafter Weise als ein einstückiges Bauteil hergestellt.
Das Anordnen der Dichtfläche
als zylindrische Außenfläche ermöglicht es,
die Dichtkontur exakt durch die Werkzeugform zu bestimmen und damit eine
hohe Zuverlässigkeit
der Dichtfläche
zu gewährleisten.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kommuniziert
der reinluftseitige Wulst des Reinluftrohres mit einer Stützkontur
des Mantelelementes. Dadurch findet eine axiale und radiale Abstützung statt,
wodurch eine hohe Zuverlässigkeit der
Abdichtung zwischen reinluftseitigem Flansch und Mantelelement sichergestellt
ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Reinluftrohr ermöglicht sich
durch die Anordnung eines Anschlussbundes im stirnseitigen Bereich
der Abströmseite
des reduzierten Reinluftrohres. Dieser Anschlussbund ist einstückig und
ringförmig
in die Wandung des reduzierten Reinluftrohres integriert. Der Anschlussbund
dient zur Verbindung mit einem weiterführenden Luftrohr, einem Flansch
oder direkt mit einem Saugrohr. Hierzu kann der Anschlussbund beispielsweise
an einen mit dem Anschlussbund kommunizierenden Ring geklebt, verschweißt, geschraubt
oder auch gespannt werden. Die Anordnung des Anschlussbundes stellt
die Verbindung mit einem weiterführenden
Luftrohr in vorteilhafter Weise sicher. Der notwendige Montageaufwand
wird durch den Anschlussbund in jedem Fall erleichtert.
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Ein
erfindungsgemäßes Luftfiltersystem
ergibt sich durch die Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale
des beschriebenen Filterelementes nach Patentanspruch 1 mit dem
Rohluftelement nach Patentanspruch 8 und dem beschriebenen Reinluftrohr
nach Patentanspruch 12. Das Mantelelement dient hierbei als zentraler
Funktionsträger,
welcher eine sichere Verbindung mit dem Rohluftelement und eine
dichte Befestigung mit dem Reinluftrohr gewährleistet.
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Das
erfindungsgemäße Luftfiltersystem
ermöglicht
es, aus Filterelement, Reinluftrohr und Rohluftelement ein System
zu bilden, wobei die Bauteile durch verschiedene Herstellungsverfahren
hergestellt sind. Durch die Übertragung
von wichtigen Funktionen auf ein zentrales Bauteil lässt sich
das gesamte Filtersystem mit wesentlich reduziertem Gesamtaufwand
herstellen. Selbstverständlich
können die
einzelnen Elemente des Filtersystems bei gleich ausgebildeten Aufnahmekonturen
an verschiedene Einbausituationen angepasst werden, so dass sich ein
Baukastensystem für
verschiedene Anwendungen gestalten lässt.
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Ein
weiterer Teil der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Reinluftrohr
und ein Rohluftelement des beschriebenen Filtersystems. Reinluftrohr
und Rohluftelement können
dabei in einer Werkzeugform und in einem Arbeitsgang einstückig als
ein Rohling im Blasformverfahren hergestellt werden. Das Blasformverfahren
verlangt einen annähernd
geradlinigen Rohrquerschnitt zwischen den Endseiten des herzustellenden
Rohres. Um einen möglichen
Winkelversatz zwischen den Trennflächen geradlinig zu überbrücken, kann
zwischen den Trennflächen
ein Verschnittstutzen angeordnet sein, der aus dem Rohling ausgeschnitten
wird. Die Herstellung kann auch im Extrusionsblasformverfahren durchgeführt werden.
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Durch
dieses Herstellungsverfahren wird in vorteilhafter Weise ermöglicht,
in einem einzigen Prozess sowohl das Reinluftrohr als auch das Rohluftelement
herzustellen, wodurch sich die Taktzeit der Blasformanlage reduzieren
lässt bzw.
auf eine Blasformanlage verzichtet werden kann.
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Diese
und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung
gehen außer
aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
der Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für
sich schutzfähige
Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen
Darstellungen beschrieben. Hierbei zeigt
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1 das
Filterelement von der stirnseitigen Rohluftseite aus betrachtet,
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2 das
Filterelement in der Seitenansicht im Halbschnitt,
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3 ein
Rohluftelement im Teilschnitt von der Seite aus betrachtet,
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4 ein
Reinluftrohr in Seitenansicht,
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5 einen
Ausschnitt eines flexiblen Rohrabschnittes im Vollschnitt,
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6 eine
Draufsicht auf den flexiblen Rohrabschnitt gemäß 5 A,
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7 ein
Reinluftrohr und ein Rohluftelement aus einem einstückig hergestellten
Rohling,
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8 ein
Luftfiltersystem in zusammengebautem Zustand im Vollschnitt dargestellt, 8a einen
vergrößerten Ausschnitt
X gemäß der 8 und
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9 perspektivisch
ein Luftfiltersystem in zusammengebautem Zustand,
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10 einen
Abschnitt aus einem Luftführungsrohr,
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11 eine
weitere Variante eines Mantelelementes,
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12 einen
Ausschnitt aus einem Luftfiltersystem mit Filterelement und Adapterelement,
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13 einen
Vollschnitt durch ein zylindrisches Luftfilterelement mit dessen
Gehäuse,
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14 einen
Abschnitt aus einem Rohrsystem mit integriertem Faltenbereich,
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15 einen
Ausschnitt einer Variante eines flexiblen Rohrabschnittes im Vollschnitt
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Das
in 1 gezeigte zylindrische Filterelement 10 besteht
aus einem Filtermedium 18, welches an einer Stirnseite
von einem Mantelelement 11 umschlossen ist. Das Mantelelement 11 weist
einen Innenring 22 und koaxial dazu einen Außenring 21 auf. Innenring 22 und
Außenring 21 sind
durch die Rippen 23 gegeneinander versteift. An der äußeren Umfangsfläche des
Mantelelementes 11 sind als bewegliche Befestigungselemente 12 schwenkbare
Bügel 14 durch
Bandscharniere 13 mit axialen Stegen 13a und durch
diesen mit dem Mantelelement 11 beweglich verbunden. Im
Bereich der Bügel 14 wird
der äußere Ring 21 in
radialer Richtung von jeweils zwei Nocken 16 überragt.
In der dargestellten Stellung sind die Bügel 14 annähernd 90° zur Strömungsachse
des Filterelementes 10 ausgerichtet. Die fensterförmigen Aussparungen 14a des
Bügels 14 dienen zum
manuellen Eingriff und zur Materialeinsparung. An den Bügeln 14 sind
gegeneinander gerichtete Klauen 15, 15a als verdeckte
Kanten dargestellt.
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In 2 ist
das Filterelement 10 in der Seitenansicht im Teilschnitt
gemäß 1 dargestellt. Der 1 entsprechende
Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen verse hen. Auf der Rohluftseite 19 ist
das Filtermedium 18 und auf der Reinluftseite 20 das
Mantelelement 11 angeordnet. Das Filtermedium 18 ist
dabei am Innenring 22 des Mantelelementes 11 im
Bereich der Schmelzzone 28 eingeschmolzen und dadurch dichtend
mit dem Mantelelement 11 verbunden. Das gesamte Mantelelement 11 ist
einstückig
ausgeführt,
wobei der Innenring 22 mit dem Außenring 21 durch einen
umlaufenden Steg 24 verbunden ist. Die axial verlaufenden
Rippen 23 sind zwischen dem Innenring 22 und dem
Außenring 21 angeordnet.
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Zwischen
Filtermedium 18 und Außenring 21 ist
ein radialer Abstand gebildet, in welcher ein in 3 dargestellter
kommunizierender Abschnitt 32 eines Rohluftelementes 30 eine
Aufnahme findet. Eine rechteckige Aussparung 17 am Außenring 21 dient
zur Sicherung einer rastenden Verbindung mit einer in 3 dargestellten
Befestigungsnase 34. An der reinluftseitigen Stirnseite
des Mantelelementes 11 ist der Nocken 16 nicht
umlaufend angeordnet, sondern nur über den jeweiligen Umfangsabschnitt, an
welchem sich ein Bügel 14 befindet.
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Am
Außenring 21 ist
auf der Seite des Filtermediums 18 an der dem Filtermedium 18 zugewandten
Seite ein Absatz 29 des Außenringes 21 angebracht,
an welchem sich die Wandungsdicke des Außenringes 21 reduziert.
Auf der äußeren Seite
des Außenringes 21 ist
in diesen Umfangsbereichen, in welchen die Aussparungen 17 angeordnet
sind, eine Axialnut 29a eingeformt. Diese Axialnut 29a weist eine
radiale Tiefe auf, die gleich der Wandungsdicke des Absatzes 29 des
Außenringes 21 entspricht.
Da das gesamte Mantelelement 11 im Spritzgussverfahren
hergestellt und axial entformt ist, kann die Aussparung 17 dadurch
gebildet werden, dass sich die Axialnut 29a in axialer
Richtung bis über
den Absatz 29 des Außenringes 21 erstreckt.
Die Aussparungen 17 sind umfangsseitig an den Bereichen
angeordnet, an welchen sich keine Bügel 14 und dadurch
auch kein Nocken 16 des Mantelelementes 16 befindet. Somit
ist die Ausformbarkeit der Kontur des Werkzeuges, welche die Axialnut 29a bildet,
gewährleistet,
und die Aussparung 17 kann im Werkzeug ohne zusätzlichen
Seitenschieber gebildet werden. Innenring 22 und Außenring 21 sind
durch den umlaufenden Steg 24 verbunden und werden durch
die Rippen 23 gegeneinander versteift.
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Am
Innenring 22 ist eine elastische Dichtkontur 27 angeformt,
welche in Form einer umlaufenden Dichtlippe in die Innenseite des
Strömungsquerschnittes
ragt. In eingebautem Zustand des Filtersystems liegt die elastische
Dichtkontur 27 an einer in 4 gezeigten
zylindrischen Außenfläche 62 an. Die
elastische Dichtkontur 27 kann einen rechteckigen, gewölbten oder
konischen Querschnitt aufweisen. Zur Gewähr gen, gewölbten oder konischen Querschnitt
aufweisen. Zur Gewährleistung
der Elastizität
ist die elastische Dichtkontur 27 vorzugsweise maximal
0,5 mm dick.
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Auf
der umfangseitigen Außenseite
des Außenringes 21 sind
an den axialen Stegen 13a über Bandscharniere 13 die
beweglichen Bügel 14 angeordnet.
An dem Bügel 14 sind
Klauen 15, 15a angeordnet, welche zur Befestigung
eines in 4 gezeigten Reinluftrohres 50 dienen.
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3 zeigt
das Rohluftelement 30, welches ein Filtergehäuse 31 aufweist,
das einen Gehäuseinnenraum 43 umschließt. Bauteile
die den vorhergehenden Figuren entsprechen sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Die offene Stirnseite 44 dient zum Einbringen
des in 1 dargestellten Filterelementes 18. In
einem Übergangsbereich 37 verengt
sich der Querschnitt des Filtergehäuses 31 auf einen
Querschnitt eines Rohluftrohres 39. Zwischen Übergangsbereich 37 und
Rohluftrohr 39 wird der Luftstrom in einem bogenförmigen Abschnitt 38 umgelenkt.
Weiterhin sind am Rohluftrohr 39 ein flexibler Rohrabschnitt 40 und
ein Ansaugtrichter 41 angeordnet. Die Schlitze 45 dienen
zur akustischen Dämpfung
und sind unmittelbar angrenzend zum Ansaugtrichter 41 angeordnet.
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Auf
der im Schnitt dargestellten Seite des Filtergehäuses 31 ist eine Aufnahmemulde 42 sichtbar. Die
Aufnahmemulde 42 kommuniziert in eingebautem Zustand mit
nicht dargestellten Aufnahmeelementen einer Befestigungsstruktur.
Die das Filtergehäuse 31 radial
umschließenden
Sicken 36 bewirken eine radiale Stabilisierung und erzeugen
zusätzlich eine
axiale Flexibilität
des Filtergehäuses 31.
Durch diese axiale Flexibilität
wird es auch ermöglicht,
eine axiale Spannkraft zwischen den Aufnahmemulden 42 und
einem kommunizierenden Abschnitt 32 zuzulassen.
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Der
kommunizierende Abschnitt 32 besteht aus einer Verbindungsfläche 33 und
Befestigungsnasen 34, wobei an den Befestigungsnasen 34 Entrastungsschrägen 35 vorhanden
sind. Dabei dient der kommunizierende Abschnitt 32 zur
Befestigung mit dem in den 1 und 2 gezeigten
Filterelement 10.
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Das
in 4 dargestellte Reinluftrohr 50 besteht
aus einem reinluftseitigen Flansch 53, der zur dichten
Verbindung mit einem in 1 und 2 dargestellten
Filterelement 10 dient. Bauteile, die den vorhergehenden
Figuren entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In einem Reduzierungsabschnitt 55 wird der Querschnitt
einer Anströmseite 51 auf
den Querschnitt eines reduzierten Reinluftrohres 50a reduziert.
Am reduzierten Reinluftrohr 50a sind weiterhin ein flexibler
Abschnitt 57 sowie ein An schlussbund 58 angeordnet.
Der flexible Abschnitt 57 weist eine radiale und axiale
Flexibilität auf,
wobei über
einen definierten Winkelbereich und einen definierten Längenbereich
eine rastende Fixierung des flexiblen Abschnittes 57 erfolgen
kann.
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Der
Anschlussbund 58 dient zu einer dichtenden Befestigung
mit einem nicht dargestellten Luftrohr oder z. B. einer nicht dargestellten
Drosselklappe. Der Anschlussbund 58 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
auf der stirnseitigen Abströmseite 52 angeordnet.
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In 5 ist
der Ausschnitt eines flexiblen Rohrabschnittes 40, 57 im
Vollschnitt gezeigt. Bauteile, die den vorhergehenden Figuren entsprechen, sind
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich ist der flexible Rohrabschnitt 40, 57 mit
Rastpaarungen 73 verstärkt.
Hierbei ist der flexible Rohrabschnitt 40 gebogen, wobei
eine Seite des Rohrabschnittes 40 in verrasteter Stellung 77 und
die gegenüberliegende
Seite in entrasteter Stellung 78 dargestellt ist. Die einzelnen
Falten 76 bilden sich aus zwei Faltenflanken 72,
wobei die Faltenflanken 72 in verrasteter Stellung einen
geringeren Abstand aufweisen als in entrasteter Stellung 78.
An den Faltenflanken 72 sind zur rastenden Verbindung Rastpaarungen 73 angeordnet,
die in einer verrasteten Stellung 77 miteinander im Eingriff
sind und in einer entrasteten Stellung 78 eine Distanz
zueinander aufweisen. Die einzelnen Faltenflanken 72 sind
in unterschiedlichem Winkel zur Strömungsachse angeordnet und weisen
somit eine unterschiedliche Faltenlänge auf, welche von der äußeren Faltenspitze 71 zur
inneren Faltenspitze 70 reicht.
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In 6 ist
der flexible Rohrabschnitt 40, 57 in der Draufsicht
gemäß 5,
Pfeil A dargestellt. Bauteile, die den vorhergehenden Figuren entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei befinden sich
an den einzelnen Faltenflanken 72 einer Falte jeweils ein
Rastnippel 74 und an der gegenüberliegenden Faltenflanke ein Schnappprofil 75.
Die Rastnippel 74 weisen dabei eine kugelförmige Kontur
auf, welche in eine kommunizierende kreisförmige Kontur des Schnappprofils 75 eingreifen.
Rastnippel 74 und Schnappprofil 75 bilden dadurch
eine Rastpaarung, wobei die geometrische Ausgestaltung der Rastkonturen
nicht kreisförmig,
sondern auch winklig gestaltet werden kann. So können die Konturen beispielsweise
wie die eines aus Verschlussbeuteln bekannten Rillenverschlusses
ausgebildet werden. Die Rastprofile sind dabei in ihrer Längsausdehnung
auf das Zentrum des Strömungsquerschnittes
ausgerichtet, wodurch eine Entformbarkeit aus dem Werkzeug gewährleistet
ist.
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7 zeigt
einen Rohling 82 von Reinluftrohr 50 und Rohluftelement 30.
Dieser kann in einem Werkzeug in einem Arbeitsgang hergestellt werden und
beinhaltet das Rohluftele ment 30 und das Reinluftrohr 50.
Bauteile die den vorhergehenden Figuren entsprechen sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Um eine möglichst geradlinige Werkzeugform
zu realisieren, ist zwischen dem angewinkelten, reinluftseitigen
Flansch 53 und der Verbindung mit dem Rohluftelement 30 ein
Verschnittstutzen 81 angeordnet, welcher nach dem Blasvorgang
an den Trennflächen 80 aus
dem Rohling 82 herausgetrennt wird. Dadurch entstehen die
einzelnen Bauteile wie Reinluftrohr 50 und Rohluftelement 30.
Der bogenförmige
Abschnitt 38 des Rohluftelementes 30 kann beispielsweise
durch ein schwenkbares Werkzeug hergestellt werden, welches zwischen
dem Einbringen des Vorformlinges und dem Blasvorgang selber in die winklige
Position geschwenkt wird.
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Die 8 und 8a zeigen
ein zusammengebautes Luftfiltersystem 90, bestehend aus
Filterelement 10, dem ausschnittsweise dargestellten Reinluftrohr 50 und
dem ausschnittsweise dargestellten Rohluftelement 30 im
Vollschnitt. Dabei ist in der 8a der
Ausschnitt X gemäß 8 vergrößert dargestellt.
Bauteile, die den vorhergehenden Figuren entsprechen, sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Das Mantelelement 11 dient
als zentraler Träger,
an dem Reinluftrohr 50, Rohluftelement 30 und
das Filtermedium 18 befestigt sind. Hierbei ist das Mantelelement 11 aus
dem Außenring 21 und dem
koaxial dazu angeordneten Innenring 22 gebildet. Außenring
und Innenring sind durch den umlaufenden Steg 24 dichtend
verbunden und durch die Rippen 23 versteift. Am Innenring 22 ist
eine Schmelzzone 28 angeordnet, in der eine Stirnkante des
Filtermediums 18 eingeschmolzen ist.
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Zur
Befestigung des Reinluftrohres 50 ist ein, durch ein Bandscharnier 13 befestigter,
schwenkbarer Bügel 14 am
Mantelelement 11 angeordnet. Am Bügel 14 sind die Klauen 15, 15a angeordnet,
die den Ringabsatz 59 des reinluftseitigen Wulstes 60 und die
Nocken 16 des Mantelelementes 11 übergreifen und
gegeneinander spannen. Dabei liegt die ringförmige Stützfläche 61 des Reinluftrohres 50 axial
an der Stützkontur 26 des
Mantelelementes 11 und der reinluftseitige Wulst 60 am
radialen Stützabsatz 25 an.
Die elastische Dichtkontur 27 liegt umschließend an
der zylindrischen Außenfläche 62 des
Mantelelementes 11 an und bildet dadurch eine dichte Verbindung
zwischen Reinluftrohr 50 und Filterelement 10.
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An
der gegenüberliegenden
unteren Seite des Mantelelementes 11 ist das Rohluftelement 30 befestigt.
Dazu weist das Rohluftelement eine zylindrische Verbindungsfläche 33 auf,
welche über
eine axiale Länge
in den Außenring 21 des
Mantelelementes 11 eingeschoben ist. Zur Befestigung sind
am Rohluftelement 30 Befestigungsnasen 34 angeordnet,
die eine rastende Verbindung mit am Außenring 21 angeordneten
Aussparungen 17 bilden. Eine Aufnahmemulde 42 eignet
sich zur Aufnahme des Rohluftelementes 30 an einer dazu
korrespondierenden nicht dargestellten Befestigungsstruktur. In
Verbindung mit der Spannmulde 54 kann das gesamte Luftfiltersystem 90 beispielsweise
durch einen nicht dargestellten Spannbügel gleichzeitig aneinander
gespannt und befestigt werden.
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9 zeigt
das zusammengebaute Luftfiltersystem 90 gemäß 8.
Dabei ist am Reinluftrohr 50 ein flexibler Abschnitt 57 dargestellt,
an welchem die Falten 56 teilweise in gestrecktem und teilweise
in zusammengeschobenem Zustand dargestellt sind. Der Anschlussbund 58 ist
mit einem Luftrohr 63 verbunden. Das Reinluftrohr 50 ist
mit drei schwenkbaren Bügeln 14 durch
deren Klauen 15a, 15b an dem Filterelement 10 befestigt.
Das Rohluftelement 30 ist durch die Befestigungsnasen 34 in
den Aussparungen 17 des Außenringes 21 eingerastet.
Dabei ist an der Befestigungsnase 34 eine Entrastungsschräge 35 sichtbar.
Im Bereich der Entrastungsschräge 35 ist die
Befestigungsnase 34 abgeflacht. Zum Lösen der rastenden Verbindung
wird das Rohluftelement 30 oder das Filterelement 10 in
der Filterachse gedreht, wodurch der Außenring 21 durch die
Entrastungsschräge
aufgeweitet und die Verbindung zwischen Außenring 21 und Rohluftelement 30 getrennt
werden kann.
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Am
Filtergehäuse 31 sind
Sicken 36 angeformt, die für eine axiale Elastizität des Filtergehäuses sorgen.
Am Rohluftrohr 39 ist ein flexibler Rohrabschnitt 40 in
gebogenem Zustand dargestellt. Dabei entspricht der flexible Rohrabschnitt 40 dem
flexiblen Abschnitt 57 des Reinluftrohres 50,
wobei die Falten 56 nur auf einer Umfangsseite im zusammengeschobenen
Zustand dargestellt sind, wodurch sich ein Biegewinkel ergibt. Weiter
sind in der Wandung des Ansaugrohrs 39 Schlitze 45 angeordnet,
die zur akustischen Dämpfung
des Ansauggeräusches
dienen. Durch den Ansaugtrichter 41 wird der Luftstrom angesaugt.
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10 zeigt
den Ausschnitt eines im Extrusionsblasformverfahren hergestellten
Luftführungsrohres 163,
welches in einem nachgelagerten Arbeitsschritt durch Einwirkung
von thermischer Behandlung schwenkbar ist. Im urgeformten Zustand nimmt
das Luftführungsrohr 163 die
Position A ein. Das Luftführungsrohr 163 weist
eine nach außen
gewölbte
Ausbuchtung 164 auf. Zur Verformung derartiger Kunststoffrohre
werden diese üblicherweise thermisch
erhitzt, wodurch sie plastisch verformbar sind. Um einer möglichen
Einknickung der Rohre vorzubeugen, werden diese während der
Verformung mit Luftdruck beaufschlagt. Nach der Verformung nimmt
das Luftführungsrohr
die Gestalt in Position B ein. Die Ausbuchtung 164 ist
derart angeformt, dass sie in gebogenem Zu stand die Längenveränderung der äußeren Faser
berücksichtigt
und einen Strömungsquerschnitt
mit gleichmäßigem Verlauf
gewährleistet.
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In 11 ist
ein Mantelelement 111 mit dem Filtermedium 118 und
dem Filtergehäuse 131 gezeigt.
Das Filtermedium 118 ist in diesem Fall ein zickzackförmig gefaltetes
Hohlfilterelement 110, welches an einer Stirnseite mit
dem Mantelelement 111 beispielsweise verklebt oder verschweißt ist.
Das dargestellte Mantelelement 111 ist vorzugsweise im Spritzgussverfahren
hergestellt und weist zur Strömungsachse
des Gehäuses
einen rechtwinkligen Rohrbogen 112 auf. Das Mantelelement 111 ist
somit im reinluftseitigen Bereich und führt die Luftströmung weiter
zur Anschlusskontur 158. Das Mantelelement 111 weist
weiterhin korrespondierend zum Filtergehäuse 131 Befestigungsnasen 134 auf,
welche eine Befestigung mit dem Filtergehäuse herstellen. Alternativ
kann die Befestigung zwischen Mantelelement 111 und Filtergehäuse 131 auch über Nuten
oder Wülste
erfolgen, die derart ausgebildet sind, dass eine Drehbarkeit des
Filtergehäuses 131 erlaubt
ist.
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12 zeigt
ein Luftfiltersystem 290 in dem ein Filtermedium 218 dichtend
und fest mit einem Mantelelement 211 verbunden ist. Das
Mantelelement 211 kann in diesem Fall aus einem Elastomer wie
beispielsweise einem PU-Schaum oder einem dichtend angeklebtem Silikon-
oder Gummiring gebildet sein, der mit dem Filtermedium 218 dichtend
verbunden ist. Dazu ist das Mantelelement 211 derart fest
und dichtend ausgebildet, dass eine Befestigung und eine Abdichtung
zwischen einem Reinluftrohr 250 und einem Filtergehäuse 231 einer
Dichtkammer 213 hergestellt wird. Eine Dichtlippe 212 des
Mantelelementes 211 ist hierbei unter Berücksichtigung
seiner Elastizität
in der Dichtkammer 213 zwischen Reinluftrohr 250 und
Filtergehäuse 231 eingeklemmt. Die
Verbindung ist durch eine Rastpaarung 273 befestigt. Alternativ
kann die Befestigung zwischen Reinluftrohr 250 und Filtergehäuse 231 beispielsweise
auch durch eine Gewindeverbindung oder durch außen angeordnete Federelemente
angeordnet werden. In diesem Fall könnte auf eine elastische Gestaltung
der Dichtlippe 212 verzichtet werden und diese könnte beispielsweise
durch Papier oder Filz gebildet sein.
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In 13 ist
ein Luftfiltersystem 390 im Vollschnitt gezeigt. Dabei
ist die Schnittdarstellung quer zur Filterachse eines Filterelementes 310 dargestellt. Ein
Filtergehäuse 331 bildet
einen Raum zur Unterbringung des Filterelementes 310 und
weist zusätzlich
an zwei gegenüberliegenden
Flanken Ausbuchtungen auf, welche die Resonanzräume 332 und 333 bilden.
Diese Resonanzräume 332 und 333 dienen zur
Dämpfung
von akustischen Pulsationen und können in Form und Volumengröße den akustischen
Anforderun gen angepasst werden. Selbstverständlich können auch mehrere Resonanzräume angeordnet werden,
die unterschiedliche Volumengrößen bilden.
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In 14 ist
ein Luftrohr 463 gezeigt, welches durch einen flexiblen
Reduzierungsabschnitt 455 in ein reduziertes Rohr 456 geführt wird.
Die Gestaltung der Falten im flexiblen Reduzierungsabschnitt 455 ermöglicht eine
rastbare Biegung des reduzierten Rohres 456 und ist in
der Gestaltung der Faltengeometrie mit dem flexiblen Rohrabschnitt 40 der
vorhergehenden Figuren vergleichbar. Im Unterschied dazu verläuft der
flexible Reduzierungsabschnitt 455 trichterförmig und
erlaubt es eine sehr enge Bogengestaltung zu realisieren. Dies ist
besonders bei sehr beengten Einbausituationen vorteilhaft.
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In 15 ist
der Ausschnitt aus einem flexiblen Rohrabschnitt im Vollschnitt
dargestellt. Eine derartige Gestaltung der Faltengeometrie könnte beispielsweise
in den flexiblen Rohrabschnitt 40 bzw. 57 (3, 4)
verwendet werden. Zwischen den Faltenspitzen 476 und den
inneren Faltenspitzen 470 sind an den Faltenflanken 472 Rillen 473 angeordnet, die
koaxial zu den Falten verlaufen. Im Bereich der inneren Faltenspitzen 470 sind
Zusatzfalten 474 angeordnet, die ebenso parallel zu den
Falten verlaufen. In den die zusätzlich
angeformten Rillen 473 bzw. Zusatzfalten findet die Materialdehnung
während
des Streck- und Rastvorganges statt. Dadurch können für die flexiblen und rastbaren
Luftrohre Materialien verwendet werden, die eine vergleichsweise verminderte
Elastizität
aufweisen. Beispielsweise kann mit Polypropylen T20 ein vergleichsweise
sprödes
Material eingesetzt werden.