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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Filter mit einem auswechselbaren Filtereinsatz,
insbesondere einen Öl-,
Kraftstoff- oder Kühlmittelfilter
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In
Kraftfahrzeugen und Industriemotoren werden verschiedene Filter
eingesetzt, bei denen der Filtereinsatz getrennt vom Filtergehäuse ausgebildet ist.
Beispielsweise der Ölfilter
weist ein teilbares Filtergehäuse
auf, wobei zwei Gehäuseteile
des Filtergehäuses
mittels einer Dichtung gegeneinander abgedichtet sind. Eines der
beiden Gehäuseteile
ist als Deckel ausgebildet und wird zum Auswechseln des Filtereinsatzes
gelöst.
Beim Auswechseln des Filtereinsatzes in den vorgeschriebenen Wartungsintervallen
ist auch die Dichtung der beiden Gehäuseteile auszuwechseln.
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Im
praktischen Betrieb ist zu beobachten, daß das Auswechseln der Gehäusedichtung
vernachlässigt
wird. Es kommt vor, daß die
alte Dichtung nach dem Auswechseln des Filtereinsatzes erneut verwendet
wird, was zu Undichtigkeiten am Filtergehäuse führen kann. Häufig wird
auch eine falsche Dichtung eingesetzt oder die Dichtung sogar vollständig vergessen.
In der Folge tritt Ölverlust
ein. Folgeschäden,
insbesondere Motorschäden
sind nicht auszuschließen.
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Die
Möglichkeiten
einer fehlerhaften Wartung im Bereich des Filters werden noch dadurch
erweitert, daß falsche,
nur unzureichend passende bzw. den Qualitätsanforderungen nicht genügende Filtereinsätze Verwendung
finden können.
Diese mindern das Filtrierergebnis und können zu vorzeitigem Motorverschleiß oder sogar
zu ernsthaften Motorschäden
führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter mit verbesserter
Wartungssicherheit anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird ein Filter für
Kraftfahrzeuge, Industriemotoren oder dergleichen, insbesondere
ein Ölfilter,
Kraftstoffilter oder Kühlmittelfilter
vorgeschlagen, der einen auswechselbaren Filtereinsatz, ein den
Filtereinsatz aufnehmendes Filtergehäuse und einen das Filtergehäuse verschließenden,
mit einer formschlüssigen
Verbindung im Filtergehäuse
gehaltenen Deckel umfaßt.
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Die
formschlüssige
Verbindung zwischen dem Filtergehäuse und dem Deckel ist als
in einer Drehrichtung verschließbare
Bajonettverbindung ausgeführt.
Die Bajonettverbindung ist platzsparend und einfach im Aufbau. Das
Einsetzen des Deckels erfolgt in einfacher Weise durch eine axiale
Einschubbewegung, die von einer nur kurzen Teildrehung gefolgt ist.
Der Montagevorgang ist einfach und bediensicher. Die Verdrehsicherung
durch die aufspreizenden Sicherungsmittel verhindert zuverlässig ein
Lösen der
Bajonettverbindung.
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Es
ist ferner eine Restzunge vorgesehen, welche eine Betätigungsrampe
aufweist, die mit einer schräg
in der Drehrichtung und der Einsatzrichtung verlaufenden Gleitkante
und mit einer quer zur Drehrichtung verlaufenden Sperrkante versehen
ist. Bei einfacher konstruktiver Ausgestaltung wird der Deckel zunächst axial
eingeschoben. Bei der anschließenden
Drehbewegung gleitet die schräge
Gleitkante derart an einem Gegenstück der Bajonettverbindung,
daß die
axiale Auslenkung der Rastzunge bewirkt wird. Nachdem die Bajonettverbindung
weit genug gedreht wurde, steht die Gleitkante der Betätigungsrampe
nicht mehr n Überdeckung
mit dem entsprechenden Gegenstück
der Bajonettverbindung, so daß die
Rastzunge selbsttätig
in ihre Sicherungsposition zurückfedern
kann. Die quer zur Drehrichtung verlaufende Sperrkante liegt dabei
in Überdeckung
mit dem entsprechenden Gegenstück
der Bajonettverbindung, so daß ein
lösendes
Rückdrehen der
Bajonettverbindung zuverlässig
verhindert ist.
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Die
Bajonettverbindung weist zweckmäßig auch
einen in schließender
Drehrichtung wirkenden Drehanschlag auf. Neben der vorstehend beschriebenen
Rückdreh-Sicherung
ist auch eine Drehsicherung in der schließenden Drehrichtung gegeben.
Ein Weiterdrehen der Bajonettverbindung und ein dadurch hervorgerufenes
Lösen derselben
ist zuverlässig
verhindert.
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Die
Fertigung als Einzelteil aus einem elastischen Kunststoff ist kostengünstig, so
daß die
Verwendung von Neuteilen bei jedem Wartungsintervall ohne weiteres
möglich
ist. Bei der zerstörenden
Entfernung des Deckels ist der elastische Kunststoff hinreichend
nachgiebig, um den Deckel ohne besonderen Werkzeugaufwand entnehmen
zu können.
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Eine
Dichtung zur Abdichtung des Deckels gegenüber dem Filtergehäuse ist
bevorzugt am Deckel befestigt. Hierdurch ist sichergestellt, daß beim Austausch
des Filterelementes und des Deckels auch die Dichtung getauscht
wird, wodurch eine dauerhafte Dichtigkeit und damit eine Verbesserung
der Betriebssicherheit herbeigeführt
ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine Übersichtsdarstellung
eines erfindungsgemäß ausgeführten Filters
am Beispiel eines Kraftfahrzeug-Ölfilters;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines auswechselbaren Filtereinsatzes zusammen
mit einem Deckel zum Einsetzen in ein Filtergehäuse nach 1;
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3 eine
Innenansicht des Filtergehäuses nach 1;
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4 eine
perspektivische Detailansicht eines Deckelteils des Deckels nach 2;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Einsatzteils für das Deckelteil nach 4 mit
angeformten Rastzungen zur Bildung von aufspreizbaren Sicherungsmitteln
für den
Deckel nach 2;
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6 den
aus dem Deckelteil nach 4 und dem Einsatzteil nach 5 zusammengesetzten Deckel
mit Einzelheiten einer Bajonettverbindung und deren Wechselwirkung
mit axial auslenkbaren Rastzungen;
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7 eine
Querschnittsdarstellung des Filters nach 1 im Bereich
des Deckels mit Einzelheiten für
die Verbindung zwischen dem Filtergehäuse und dem Deckel und
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8 eine
Variante des Deckels nach 6.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung
einen erfindungsgemäßen Filter
am Beispiel eines Ölfilters
für den
Schmierölkreislauf
eines Kraftfahrzeuges. Es können
auch andere Ölfilter beispielsweise
für einen
Hydraulikölkreislauf
sowie Kraftstoff-, Wasser- oder
Kühlmittelfilter
von Kraftfahrzeugen oder Industriemotoren zweckmäßig sein.
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Der
Filter umfaßt
ein etwa zylindrisches Filtergehäuse 2,
welches an seiner oberen Stirnseite mit einem Deckel 3 verschlossen
ist. Im Innenraum des Filtergehäuses 2 ist
ein schematisch angedeuteter, ebenfalls etwa zylindrisch ausgebildeter
Filtereinsatz 1 aufgenommen. Ein gitterartiges Mittelrohr 23 ist
durch eine stirnseitige, dem Deckel 3 gegenüberliegende Öffnung 27 des
Filtergehäuses 2 hindurchgeschoben
und gegenüberliegend
am Deckel 3 zentriert. Der Filtereinsatz 1 umschließt das Mittelrohr 23 und
ist durch dieses in seiner Lage fixiert bzw. gestützt.
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Ein
dem Deckel 3 gegenüberliegender
Boden des Filtergehäuses 2 ist
mit einer Anzahl von Öffnungen 26 versehen.
Im Betrieb strömt
das zu filtrierende Medium, hier Öl, durch die Öffnungen 26 in den
Innenraum des Filtergehäuses 2.
Bezogen auf eine radiale Richtung 14 ist der Innenraum
des Filtergehäuses 2 durch
den Filtereinsatz 1 in eine radial äußere Rohseite 24 und
eine radial innere Reinseite 25 aufgeteilt. Das zu filtrierende
Medium durchströmt im
Betrieb den Filtereinsatz 1 entgegen der radialen Richtung 14 von
der Rohseite 24 zur Reinseite 25 und strömt dort
im gefilterten Zustand durch die Öffnungen 27 wieder
aus.
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Zur
Montage der gezeigten Anordnung wird zunächst der Filtereinsatz 1 in
einer durch einen Pfeil 8 angegebenen Einsatzrichtung eingesetzt.
Anschließend
wird der Deckel 3 ebenfalls in der axialen Einsatzrichtung 8 in
das Filtergehäuse 2 eingeschoben
und ggf. durch Drehung verriegelt. Hierdurch ist der Innenraum des
Filtergehäuses 2 dicht
verschlossen.
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2 zeigt
in perspektivischer Ansicht die zum insbesondere zyklischen Auswechseln
vorgesehene Baugruppe des Filters nach 1. Diese
zum Auswechseln vorgesehene Baugruppe umfaßt den Deckel 3, den
axial sich daran anschließenden
Filtereinsatz 1 sowie das Mittelrohr 23. Der Deckel 3 ist mit
einer umlaufenden Dichtung 28 in Form eines O-Ringes versehen,
der zur Abdichtung des Deckels 3 gegenüber dem Filtergehäuse 2 vorgesehen
ist und gemeinsam mit dem Deckel 3 ausgetauscht wird. Auch
das Mittelrohr 23 weist an seinem unteren, freien Ende
eine umlaufende Dichtung 29 in Form eines O-Ringes auf,
die zur Abdichtung des Mittelrohrs 23 gegenüber der Öffnung 27 im
Filtergehäuse 2 (1)
vorgesehen ist, und die ebenfalls gemeinsam mit dem Mittelrohr 23 ausgetauscht
wird.
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Der
Deckel 3 weist eine etwa zylindrische Umfangswand 30 auf,
an der radial hervorstehende Rippen 31 zur Bildung einer
formschlüssigen
Verbindung 4 mit dem Filtergehäuse 2 angeformt sind.
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3 zeigt
eine perspektivische Innensicht des Filtergehäuses 2 nach den 1 und 2, demnach
ein Innraum 32 zur Aufnahme des Filtereinsatzes 1 (2)
etwa zylindrisch ausgebildet ist. Der Innenraum 32 ist
in einer axialen Richtung durch einen Boden begrenzt, in den die Öffnungen 26, 27 eingeformt
sind. In der entgegengesetzten axialen Richtung schließt sich
ein ebenfalls etwa zylindrischer Aufnahmeraum 33 mit gegenüber dem
Innenraum 32 vergrößertem Radius
an. Der Aufnahmeraum 33 ist zur Aufnahme des Deckels 3 (2)
vorgesehen und radial nach außen
durch eine Umfangswand 34 begrenzt. Radial innenseitig
der Umfangswand 34 sind nach innen hervorstehende Rippen 35 ausgeformt,
die gemeinsam mit den Rippen 31 des Deckels 3 (2)
die formschlüssige
Verbindung 4 zwischen dem Deckel 3 und dem Filtergehäuse 2 bilden.
Die Rippen 31, 35 nach den 2 und 3 sind
jeweils in drei gleichmäßig über den
Umfang verteilten Gruppen angeordnet, wobei sich jede Gruppe in
Umfangsrichtung etwa über
45° erstreckt.
Im montierten Zustand greifen die jeweiligen Gruppen der Rippen 31, 35 nach
den 2 und 3 ineinander ein, wodurch der
Deckel 3 entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 (1)
formschlüssig
im Filtergehäuse 2 gehalten
ist.
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Der
Deckel 3 nach den 1 und 2 ist als
Einzelteil in 6 gezeigt und umfaßt ein einstückiges Deckelteil 39 nach 4 sowie
ein darin eingesetztes Einsatzteil 40 nach 5.
Der perspektivischen Ansicht nach 4 ist zu
entnehmen, daß das Deckelteil 39 auf
seiner inneren Stirnseite mit einer Anzahl von Rastzungen 36 versehen
ist. Dazu korrespondierend weist das Einsatzteil 40 nach 5 auf seiner
oberen Stirnseite ebenfalls eine Anzahl von Rastzungen 41 auf,
mittels derer das Einsatzteil in das Deckelteil 39 eingeklipst
wird.
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Das
Deckelteil 39 nach 4 ist auf
seiner Umfangseite mit drei Aussparungen 37 versehen, die die
Umfangswand 30 in drei Teilstücke mit je einer Anzahl von
Rippen 31 aufteilt. In einer weiter unten näher beschriebenen
schließenden
Drehrichtung 7 münden
die Rippen 31 bündig
in die jeweils zugeordnete Aussparung 37, wobei zwischen
den Rippen 31 liegende Nuten 38 in Richtung der
jeweiligen Aussparung 37 offen sind. Entgegen der schließenden Drehrichtung 7 sind
die Nuten 38 verschlossen, wodurch ein Drehanschlag 13 gebildet
ist.
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Das
zum Deckel 3 zugehörige
Einsatzteil 40 nach 5 ist aus
einem elastisch federnden Kunststoff spritzgegossen und weist drei
radial nach außen hervorstehende,
einteilig ausgeformte Rastzungen 9 auf. Die Form der Rastzungen 9 entspricht
der Form der Aussparungen 37 nach 4. Auf der
radial äußeren Umfangsseite
der Rastzungen 9 ist je eine in radialer Richtung hervorstehende
Betätigungsrampe 10 ausgeformt.
Die Betätigungsrampe 10 ist
mit einer schräg
in der schließenden
Drehrichtung 7 und in der axialen Einsatzrichtung 8 verlaufenden
Gleitkante 11 versehen. Die Gleitkante 11 steigt
entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 und entgegen der
schließenden
Drehrichtung 7 an und geht an ihrem höchsten Punkt in eine parallel
zur axialen Einsatzrichtung 8 sowie quer zur Drehrichtung 7 verlaufende
Sperrkante 12 über.
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Darüber hinaus
ist das Einsatzteil 40 nach 5 noch mit
drei in Umfangsrichtung zwischen den Rastzungen 9 angeordneten
Stützlaschen 42 versehen,
die im montierten Zustand nach 6 auf der
Innenseite der Umfangswand 30 des Deckelteils 39 (6)
anliegen. Die Rastzungen 9 füllen dabei entsprechend der
Darstellung nach 6 die Aussparungen 37 aus.
Die Gleitkante 11 der jeweiligen Betätigungsrampen 10 deckt
in der gezeigten ruhenden Sicherungsposition zumindest die bezogen
auf die axiale Einsatzrichtung 8 untere Nut 38 ab.
Dabei bilden die Rastzungen 9 entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 aufspreizende
Sicherungsmittel 5, die in ihrem in 6 gezeigten
aufgespreizten Zustand der Sicherungsposition eine weiter unten
näher beschriebene
irreversible formschlüssige
Betätigungssicherung
der Verbindung 4 (2, 3)
zwischen dem Filtergehäuse 2 und
dem Deckel 3 herstellen. Durch Montage des Einsatzteils 40 am
Deckelteil 39 sind die elastisch federnd aufspreizenden
Sicherungsmittel 5 in den Deckel 3 integriert.
Es kann auch zweckmäßig sein,
die aufspreizenden Sicherungsmittel 5 am Filtergehäuse 5 (3)
anzuordnen.
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Bezogen
auf die Umfangsrichtung erstreckt sich jeweils eine Gruppe von Rippen 31 zusammen mit
der Betätigungsrampe 10 über einen
Winkelbereich, der kleiner ist als der Winkelbereich zwischen den
einzelnen Gruppen von Rippen 35 (3) des Filtergehäuses 2.
Der Deckel 3 (6) kann in das Filtergehäuse 2 nach 3 in
einer Drehposition der axialen Einsatzrichtung 8 eingesetzt
werden, bei der die Gruppen von Rippen 31 und zugeordneten
Betätigungsrampen 10 (6)
zwischen den jeweiligen Gruppen von Rippen 35 des Filtergehäuses (3) liegen.
Zum vollständigen
Verschließen
des Deckels 3 erfolgt anschließend eine Drehung des Deckels 3 in der
schließenden Drehrichtung 7 (6) über einen Winkel,
der der Umfangserstreckung der Gleitkante 11 und der sich
daran anschließenden
Nuten 38 (6) entspricht. Entsprechend
der Darstellung nach 7 greifen dabei die Rippen 35 des
Filtergehäuses 2 in
die Nuten 38 zwischen den Rippen 31 des Deckels 3.
Es entsteht eine formschlüssige
Verbindung 4 zwischen dem Deckel 3 und dem Filtergehäuse 2 in
Form einer Bajonettverbindung 6. Anstelle der Bajonettverbindung 6 können auch
Gewindeabschnitte oder dergleichen zweckmäßig sein. Im geschlossenen
Zustand der Bajonettverbindung 6 wird entsprechend der
Darstellung nach 7 der Filtereinsatz 1 zusammen
mit dem Mittelrohr 23 im Gehäuse fixiert.
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Unter
gleichzeitigem Bezug auf die 3 und 6 wird
die Funktion der aufspreizenden Sicherungsmittel 5 deutlich:
Nach dem Einsetzen des Deckels 3 in der axialen Einsatzrichtung 8 erfolgt
eine Drehbewegung in der schließenden
Drehrichtung 7. Dabei tritt zunächst die Rastzunge 9 mittels
ihrer Betätigungsrampe 10 in
Wechselwirkung mit den Rippen 35 des Filtergehäuses 2.
Infolge der Drehbewegung des Deckels 3 einschließlich seiner
Betätigungsrampe 10 gleitet
die Gleitkante 11 an der jeweils zugeordneten, bezogen
auf die axiale Einsatzrichtung 8 unteren Rippe 35 des
Filtergehäuses 2 entlang.
Die Rastzungen 9 sind in der axialen Einsatzrichtung 8 aus
ihrer in 6 gezeigten Sicherungsposition
axial auslenkbar. Durch das Aufgleiten der Gleitkante 11 an
der zugeordneten Rippe 35 wird die jeweilige Rastzunge 9 so
weit in der axialen Einsatzrichtung 8 ausgelenkt, daß die Betätigungsrampe 10 sämtliche
Nuten 38 freigibt. Durch anschließende Weiterdrehung des Deckels 3 in
der schließenden
Drehrichtung 7 greifen die Rippen 31, 35 entsprechend
der Darstellung nach 7 ineinander, bis die Rippen 35 des
Filtergehäuses 2 am
Drehanschlag 13 der Nuten 38 des Deckels 3 anschlagen. Die
Rippen 35 des Filtergehäuses 2 erstrecken
sich in Umfangsrichtung über
den gleichen oder einen kleineren Winkel als die Nuten 38 des
Deckels 3. Hierdurch wird beim Anschlag der gehäuseseitigen Rippen 35 am
Drehanschlag 13 erreicht, daß sich die Rastzungen 9 infolge
ihrer elastischen Vorspannung entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 in
ihre Sicherungsposition nach 6 zurückbewegen.
Diese aufspreizende Rückstellbewegung
entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 wird dadurch freigegeben, daß die gehäuseseitigen
Rippen 35 nicht mehr in Wechselwirkung mit der Betätigungsrampe 10 stehen.
In der Sicherungsposition nach 6 verschließt die jeweilige
Sperrkante 12 der Rastzunge 9 zumindest eine der
Nuten 38. Die darin aufgenommene Rippe 35 des
Filtergehäuses 2 ist
in der schließenden
Drehrichtung 7 durch den Drehanschlag 13 sowie
in entgegengesetzter Drehrichtung durch die Sperrkante 12 gehalten.
Im montierten Zustand nach 7 ist das
Einsatzteil 40 insgesamt einschließlich seiner Rastzungen 9 von
der Außenseite
des Filters unzugänglich,
so daß eine irreversible
formschlüssige
Betätigungssicherung
der Bajonettverbindung 6 gebildet ist.
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Zum
Auswechseln des Filtereinsatzes 1 ist es deshalb erforderlich,
den Deckel 3 zu zerstören.
In den vorgesehenen Wartungsintervallen muß neben dem Filtereinsatz 1 auch
der Deckel 3, ggf. einschließlich des Mittelrohrs 23 und
der Dichtungen 28, 29 ausgetauscht werden.
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Eine
Variante des Deckels 3 nach 6 ist in 8 gezeigt.
Die Nuten 38 zwischen den Rippen 31 des Deckels 3 sind
in beide Drehrichtungen 7 offen, weisen also keinen Drehanschlag 13 nach 6 auf. Mit
gleichmäßigem Abstand
zwischen den Gruppen von Rippen 31 sind mittig dazu Rastzungen 15 angeordnet,
die in ihrer Sicherungsposition gezeigt sind und die aus dieser
Sicherungsposition heraus entgegen der radialen Richtung 14 des
Deckels 3 in eine nicht dargestellte Montageposition elastisch
auslenkbar sind. Die Rastzungen 15 weisen schräg zur axialen
Einsatzrichtung 8 und zur radialen Richtung 14 verlaufende
Eindrückflächen 16 auf,
die über
die Außenkontur
der Umfangswand 30 hervorstehen. Die hervorstehende Kontur
bewirkt, daß die
Rastzungen 15 zwei in beide Drehrichtungen 7 wirkende
und quer dazu verlaufende Sperrkanten 17, 18 aufweisen.
Es kann auch zweckmäßig sein,
nur eine Sperrkante 17 vorzusehen, wobei die Nuten 38 dann
mit einem Drehanschlag 13 nach 6 versehen
sind.
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Der
Deckel 3 nach 8 wird zunächst in eine Drehposition gegenüber dem
Filtergehäuse nach 3 gebracht,
bei der die Rippen 31 in den Zwischenräumen zwischen den Rippen 35 des
Filtergehäuses 2 liegen
und wobei die Rastzungen 15 in Überdeckung mit den Rippen 35 des
Filtergehäuses 2 liegen.
Beim axialen Eindrücken
des Deckels 3 entsteht eine Wechselwirkung zwischen den
Zungen 15 und den Rippen 35 derart, daß die schräg nach innen geneigten
Eindrückflächen 16 auf
den Rippen 35 des Filtergehäuses 2 aufgleiten.
Hierbei werden die Rastzungen 15 aus der Sicherungsposition
nach 8 entgegen der radialen Richtung 14 nach
innen in die Montageposition gedrückt, bis der Deckel 3 in
der axialen Einsatzrichtung 8 vollständig eingeschoben werden kann.
Anschließend
erfolgt eine schließende Drehbewegung
in der Drehrichtung 7, bis die Bajonettverbindung 6 nach 7 geschlossen
ist. Hierbei liegen die Rastzungen 15 nicht mehr in Überdeckung mit
den Rippen 35 des Filtergehäuses 2. Infolge ihrer elastischen
Federvorspannung in der radialen Richtung 14 schnappen
diese radial nach außen,
wobei die Sperrkanten 17, 18 eine in beide Drehrichtungen 7 wirkende
Verdrehsicherung für
die Bajonettverbindung 6 (7) bilden.
In den übrigen
Merkmalen und Bezugszeichen stimmt die Anordnung nach 8 mit
derjenigen nach den 2 bis 7 überein.