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Die
Erfindung betrifft einen Luftfilter eines Verbrennungsmotors der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie einen Zwischenrahmen
für einen solchen Luftfilter.
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Stand der Technik
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Im
Motorraum von Kraftfahrzeugen steigt die Vielzahl der dort anzuordnenden
Systemkomponenten, weshalb der zur Verfügung stehende Bauraum zunehmend
beengt wird. Die einzelnen Systemkomponenten müssten bei
Erfüllung der spezifizierten Funktion in ihrer Größe
und Bauform daran angepasst werden.
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Dies
gilt insbesondere auch für Luftfilter von Verbrennungsmotoren,
insbesondere in Kraftfahrzeugen. Unter bestimmten Einbaubedingungen
hat sich eine flache Bauform des Luftfilters als zweckmäßig
herausgestellt, bei der der Rohlufteintritt und der Reinluftaustritt
seitlich neben dem Filterelement angeordnet sind. Im Einzelnen umfasst
ein derartiger Luftfilter ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil oder
einem Luftfiltergehäuse und einem Gehäusedeckel
oder einem Luftfilterdeckel sowie ein im Grundriss rechteckiges,
trapezförmiges oder auf eine andere Art an den Bauraum
angepasstes, in einer Ebene angeordnetes flächiges Filterelement.
Im Gehäuse ist ein Filterraum zur Aufnahme des Filterelementes sowie
seitlich in der vorgenannten Ebene neben dem Filterraum ein Rohluftsammelraum
und ein Reinluftsammelraum vorgesehen. Rohluftkanal und Reinluftkanal
münden jeweils im Gehäuseunterteil oder im Luftfiltergehäuse
in den Rohluftsammelraum bzw. in den Reinluftsammelraum.
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Eine
derartige Bauform ist beispielsweise aus der
EP 1 433 947 B1 bekannt.
Hierbei ist der Gehäusedeckel zweiteilig aufgebaut. Ein
erstes Deckelteil oder ein Zwischenboden oder ein Zwischenrahmen
deckt den Rohluftsammelraum und den Reinluftsammelraum ab. Außerdem
weist es eine Aufnahmeöffnung für ein Filterelement
sowie eine Durchlassöffnung für die filtrierte
Luft vom Filterelement zum Reinluftsammelraum auf. Das Filterelement
und die Durchlassöffnung sind mittels eines zweiten Deckelteiles
abgedeckt. Die Anordnung ist kompliziert im Aufbau. Das Filterelement
muss eine besondere Bauform aufweisen, die einerseits ein Einsetzen
in die Aufnahmeöffnung ermöglicht und die andererseits
mittels eines angeschlossenen Rahmens die Überleitung der
filtrierten Luft in den Reinluftsammelraum ermöglicht.
Sowohl das Filtergehäuse als auch die spezielle Bauform
des Filterelementes sind bei der Herstellung kostenintensiv.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftfilter derart weiterzubilden,
dass ein kostengünstiges, handelsübliches Filterelement
eingesetzt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Luftfilter mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Der
Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, kostengünstige
Mittel für einen solchen Luftfilter anzugeben, welche den
Einsatz eines handelsüblichen Filterelementes ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Zwischenrahmen mit den Merkmalen des Anspruchs
6 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird ein Luftfilter vorgeschlagen, bei dem der Gehäusedeckel
den Filterraum, den Rohluftsammelraum und den Reinluftsammelraum übergreift. Zwischen
dem Gehäuseunterteil und dem Gehäusedeckel ist
ein Zwischenrahmen angeordnet, der sich zumindest über
den Rohluftsammelraum und den Reinluftsammelraum erstreckt. Der
Zwischenrahmen weist im Bereich des Reinluftsammelraums ein Durchlassfenster
und im Bereich des Rohluftsammelraumes einen den Rohluftsammelraum
gegen den Reinluftsammelraum abdichtenden Zwischenboden auf. Bevorzugt übergreift
der Zwischenrahmen auch den Filterraum und weist dort eine Aufnahmeöffnung
für das Filterelement auf. Im Zusammenwirken des einteiligen,
den Filterraum, den Rohluftsammelraum und den Reinluftsammelraum übergreifenden
Gehäusedeckels mit dem erfindungsgemäßen Zwischenrahmen
ist eine kostengünstige Lösung geschaffen, bei
der die Strömungsführung derart vereinfacht ist,
dass ein kostengünstiges, handelsübliches Filterelement
in Rechteckform oder in einer anderen angepassten Form eingesetzt
werden kann. Das Filterelement selbst braucht keine Modifikationen
zur Strömungsführung, da diese Funktion durch den
Zwischenrahmen ausgeübt wird.
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Hierzu
weist der Zwischenrahmen vorteilhaft mindestens eine Dichtung zur
Abdichtung gegenüber dem Gehäuseunterteil, dem
Gehäusedeckel und/oder gegenüber Zwischenwänden
des Gehäuses auf. Der Rahmen muss hier einfach nur zusammen
mit dem Filterelement zwischen das Gehäuseunterteil und
den Gehäusedeckel eingesetzt werden. Beim Schließen
des Gehäusedeckels stellt sich selbsttätig die
gewünschte Dichtfunktion ein, wodurch die spezifizierte
Strömungsführung sichergestellt ist.
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Für
eine kostengünstige Herstellung ist der Zwischenrahmen
einschließlich der mindestens einen Dichtung und des Zwischenbodens
als Zweikomponenten-Spritzgussteil ausgeführt. Als Dichtmaterial
hat sich EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) als zweckmäßig
herausgestellt, während für den Zwischenboden
bevorzugt PPT20 (Polypropylen mit 20% Talkum) eingesetzt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand
der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäß aus
geführten Luftfilter mit einem Filterelement und mit je
einem seitlich dazu angeordneten Reinluft- bzw. Rohluftsammel raum;
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2 eine
Draufsicht des Luftfilters nach 1 mit Einzelheiten
zur Strömungsführung;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Zwischenrahmens des Luftfilters
nach den 1 und 2 mit einem
Durchlassfenster und einem Zwischenboden.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäß ausgeführten
Luftfilter eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug. Ein Luftfilter
der erfindungsgemäßen Bauweise kann aber auch
für Verbrennungsmotoren anderer Einsatzzwecke vorteilhaft
sein. Der Luftfilter umfasst ein Gehäuse 1, welches
zweiteilig ausgebildet ist. Hierzu ist ein einteiliges Gehäuseunterteil 2 und
ein einteiliger Gehäusedeckel 3 vorgesehen, die
lösbar miteinander verspannt sind und einen Innenraum umschließen.
Im Innenraum des Gehäuses 1 ist ein Filterraum 5,
ein Rohluftsammelraum 6 und ein Reinluftsammelraum 7 angeordnet.
Das Gehäuseunterteil 2 und der Gehäusedeckel 3 übergreifen
beide den Filterraum 5, den Rohluftsammelraum 6 und
den Reinluftsammelraum 7. Ein im Grundriss rechteckiges,
in einer Ebene E angeordnetes flächiges Filterelement 4 liegt im
Filterraum 5. Der Rohluftsammelraum 6 und der Reinluftsammelraum 7 befinden
sich bezogen auf die Ebene E seitlich neben dem Filterelement 4 bzw. dem
zugehörigen Filterraum 5.
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Für
eine definierte Strömungsführung befinden sich
im Innenraum des Gehäuses 1 Zwischenwände 17, 18, 19, 20.
Die Zwischenwände 17, 18 sind dabei auf
der Gehäuseinnenseite einteilig in das Gehäuseunterteil 2 eingeformt,
während die Zwischenwände 19, 20 auf
der Gehäuseinnenseite des Gehäusedeckels 3 einteilig
angeformt sind. Des Weiteren sind ein Rohluftkanal 8 für
die Zufuhr von unfiltrierter Luft sowie ein Reinluftkanal 9 für
die Ableitung der filtrierten Luft vorgesehen, die beide einteilig
mit dem Gehäuseunterteil 2 ausgebildet sind. Der
Rohluftkanal 8 und der Reinluftkanal 9 münden
beide durch das Gehäuseunterteil 2 in das Gehäuse 1,
wobei der Rohluftkanal 8 strömungsleitend mit
dem Rohluftsammelraum 6 und der Reinluftkanal 9 strömungsleitend
mit dem Reinluftsammelraum 7 in Verbindung stehen.
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Im
Betrieb strömt unfiltrierte Luft entsprechend einem Pfeil 21 durch
den Rohluftkanal 8 in den Rohluftsammelraum 6 und
wird dort durch die Zwischenwände 17, 19, 20 sowie
einen im Zusammenhang mit dem 2 und 3 beschriebenen
Zwischenrahmen 10 entsprechend einem Pfeil 22 zu
der Unterseite des Filterelementes 4 in den Filterraum 5 geleitet.
Dort durchströmt die Luft das Filterelement 4 quer
zur Ebene E von unten nach oben, wie dies durch einen Pfeil 23 angegeben
ist. Die hierbei filtrierte Luft strömt oberhalb des Filterelementes 4 aus dem
Filterraum 5 entsprechend einem Pfeil 24 in den Reinluftsammelraum 7.
Hierbei erfolgt eine strömungstechnische Trennung gegenüber
dem Rohluftsammelraum 6 und der Rohluftseite des Filterelementes 4 mittels
der Zwischenwände 17, 18, 19.
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3 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäß ausgeführten
Zwischenrahmen 10, der einen zumindest näherungsweise
rechteckigen Grundriss entsprechend dem Gehäuse 1 (1)
aufweist. Der Zwischenrahmen 10 umfasst eine rechteckige
Aufnahmeöffnung 13, in der ein im Grundriss rechteckiges,
handelsübliches Filterelement 4 eingesetzt ist.
Seitlich neben der Aufnahmeöffnung 13 mit dem
Filterelement 4 umschließt der Zwischenrahmen 10 ein
Durchlassfenster 11 sowie eine nicht näher bezeichnete Öffnung,
in die ein strömungsundurchlässiger Zwischenboden 12 eingesetzt
ist.
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Der
Zwischenrahmen 10 umfasst eine um seine Außenkontur
herumlaufende Dichtung 14, die außerdem zusammen
mit einer mittigen Dichtung 15 die Aufnahmeöffnung 13 für
das Filterelement 4 ringsum geschlossen umgreift. Zwischen
dem Durchlassfenster 11 und dem Zwischenboden 12 ist
noch eine weitere Dichtung 16 vorgesehen. Das Durchlassfenster 11 und
der Zwischenboden 12 sind demnach beide jeweils mittels
der Dichtungen 14, 15, 16 umschlossen.
Die Dichtungen 14, 15, 16 sind bevorzugt
aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) gefertigt und können
ein tragendes Stützgerüst beispielsweise aus einem
thermoplastischen, spritzgegossenen Kunststoff aufweisen. Der Zwischenboden 12 besteht vorteilhaft
aus PPT20 (Polypropylen mit 20% Talkum). Es können aber
auch abweichende Werkstoffe zweckmäßig sein.
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2 zeigt
eine Draufsicht des Gehäuseunterteils 2 vom Gehäuse 1 nach 1 mit
aufgesetztem Zwischenrahmen 10 nach 3. Aus der
gemeinsamen Betrachtung der 1, 2 und 3 wird
deutlich, dass die umlaufende Dichtung 14 des Zwischenrahmens 10 den
Gehäusedeckel 3 insgesamt gegenüber dem
Gehäuseunterteil 2 an dessen beiden umlaufenden,
einander zugewandten Kanten abdichtet. Außerdem liegt die
Dichtung 16 des Zwischenrahmens 10 zwischen den
Zwischenwänden 17, 19, während
die Dichtung 15 des Zwischenrahmens 10 an den
freien Kanten der Zwischenwände 18, 20 anliegt.
Das Durchlassfenster 11 liegt dabei in Überdeckung
mit dem Reinluftsammelraum 7, während der Rohluftsammelraum 6 im
Gehäuseunterteil 2 nach oben zum Gehäusedeckel 3 (1)
hin mittels des Zwischenbodens 12 abgedichtet ist. Es kann aber
auch zweckmäßig sein, dass der Zwischenrahmen 10 nur
das Durchlassfenster 11 und den Zwischenboden 12 nach 3 aufweist
und dabei nur den Rohluftsammelraum 6 und den Reinluftsammelraum 7 überspannt.
In letztem Fall kann das standardisierte Filterelement 4 als
Einzelteil in den Filterraum 5 eingesetzt werden. Die Dichtfunktion
im Bereich des Filterelementes 4 und den angrenzenden Abschnitten
des Gehäuses 1 kann hierbei durch eine umlaufende
Dichtung des Filterelementes 4 ausgeführt werden.
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In
allen vorgenannten Fällen ergibt sich eine Strömungsführung,
wie sie detailliert in 2 dargestellt ist. Die unfiltrierte
Rohluft strömt entsprechend den Pfeilen 22 durch
den Rohluftkanal 8 in den Rohluftsammelraum 6 ein
und wird dort unterhalb des Zwischenbodens 12 entsprechend
dem Pfeil 22 zur Unterseite des Filterelementes 4 (1)
in den Filterraum 5 geleitet. Entsprechend der Darstellung nach 1 wird
das Filterelement 4 von unten nach oben entsprechend dem
Pfeil 23 durchströmt. Wie in 2 dargestellt,
strömt die filtrierte Luft entsprechend dem Pfeil 24 auf
der Oberseite über die Zwischenwand 18 hinweg
in den Reinluftsammelraum 7. Dort strömt sie durch
das Durchlassfenster 11 des Zwischenrahmens 10 entsprechend
dem Pfeil 25 in den Reinluftkanal 9 ab.
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Aus
der vorstehenden Funktionsbeschreibung wird deutlich, dass die Strömungsführung
allein durch den Zwischenrahmen 10 sowie durch das Gehäuseunterteil 2 und
den Gehäusedeckel 3 mit den Zwischenwänden 17, 18, 19, 20 herbeigeführt
wird. Das Filterelement 4 (1) braucht
hierfür keine besondere Bauform, so dass ein handelsübliches,
im Grundriss rechteckiges Filterelement eingesetzt werden kann.
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Zur
Verbesserung der Strömungsführung kann der Zwischenboden 12 (3)
noch mit Strömungsleitelementen versehen sein. Außerdem
kann es zweckmäßig sein, Versteifungsrippen oder
eine strukturierte Profilie rung des Zwischenbodens 12 vorzusehen,
um die Steifigkeit des Zwischenbodens 12 zu erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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