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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, insbesondere einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Ein Luftfilter, der mit einem als Vielzellenzyklon ausgebildeten Vorabscheider versehen ist, ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 298 19 335 U1 bekannt. Ferner ist in der Druckschrift
DE 10 2008 011 186 A1 eine Filtervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Gemäß dem Stand der Technik wird der Zyklonvorabscheider mittels einer radialen Klemmverbindung am Filtergehäuse angebracht und mittels einer Schraubverbindung fixiert. Genauer gesagt, wird zum Befestigen des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse der aus Kunststoff gebildete Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils an der Rohseite des Filtergehäuses festgeklemmt. Nachteilig dabei ist, dass die Kunststoffklemmverbindung sich aufgrund der Erwärmung beim Betrieb des Luftfilters verziehen und lockern kann. Ferner kann es sein, dass der Zyklonvorabscheider aufgrund einer Toleranz der Abmessungen des Befestigungsbereichs nur locker am Filtergehäuse klemmt. Bei einer unzureichenden Befestigung des ersten Zyklonbauteils am Filtergehäuse sind die beiden Zyklonbauteile nicht ausreichend miteinander verspannt und klappern beim Betrieb der Brennkraftmaschine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der Zyklonvorabscheider auf einfache Weise zuverlässig am Filtergehäuse befestigbar ist. Insbesondere soll die Befestigung des Zyklonvorabscheiders Toleranzen der Abmessungen der miteinander zu verbindenden aus Kunststoff gebildeten Bereiche des Zyklonvorabscheiders ausgleichen. Übliche Toleranzen dieser Kunststoff-Formteile sind beispielsweise in der derzeit ersatzlos gestrichenen Norm DIN 16901, Kunststoff-Formteile, Toleranzen und Abnahmebedingungen für Längenmaße, Ausgabe 11.1982 beschrieben. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der Zyklonvorabscheider auf einfache Weise und unter geringem Zeitaufwand am Filtergehäuse montierbar und demontierbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass das Vorbauteil, insbesondere der Zyklonvorabscheider mittels Metallteilen am Filtergehäuse festgeschraubt ist und zum Ausgleich der Toleranz der Abmessungen der miteinander zu verschraubenden Elemente, insbesondere der Toleranzen der Stärke des Befestigungsbereichs des ersten Zyklonbauteils und/oder der Stärke eines zwischen dem Befestigungsbereich und dem Filtergehäuse verspannten Bereichs des zweiten Zyklonbauteils und/oder der Länge mindestens einer im Befestigungsbereich angeordneten metallenen Durchgangsbuchse und/oder der Position mindestens einer im Filtergehäuse angeordneten Metallbuchse, mindestens eine Verpressungskontur aufweist. Alternativ kann das Vorbauteil auch als insbesondere zweiteiliges Ansauggitter ausgebildet sein, wobei das erste Teil als Montagerahmen und das zweite Teil als Schutzgitter ausgebildet ist, welches zwischen dem ersten Teil und dem Filtergehäuse verspannt wird. Die im Folgenden in Beschreibung und Ansprüchen geschilderten Ausführungsformen gelten für diese Alternative entsprechend, wobei der Montagerahmen an Stelle des ersten Zyklonbauteils und das Schutzgitter an Stelle des zweiten Zyklonbauteils tritt.
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Metallene Befestigungselemente haben den Vorteil, dass sie auch bei Erwärmung spannungsfrei sind. Die erfindungsgemäße Befestigung des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse hält also ohne Weiteres den Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine stand. Als metallene Befestigungselemente zum Verschrauben des Befestigungsbereichs mit dem Filtergehäuse kann die Filtervorrichtung beispielsweise mindestens eine Schraube, und/oder mindestens eine Unterlegscheibe, die im Filtergehäuse angeordnete und zur Aufnahme der Schraube ausgebildete Metallbuchse und die im Befestigungsbereich des Zyklonvorabscheiders angeordnete metallene Durchgangsbuchse aufweisen. Die im Filtergehäuse angeordnete Metallbuchse ist vorzugsweise eine Warmeinsatzbuchse. Optionalerweise kann die im Filtergehäuse angeordnete Metallbuchse einstückig mit der im Befestigungsbereich des Zyklonvorabscheiders angeordneten Durchgangsbuchse ausgebildet sein.
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Die Durchgangsbuchse dient dazu, die beim Einschrauben der Schraube in die Metallbuchse erzeugte Druckkraft aufzunehmen bzw. je nach Toleranzlage auf die Verpressungskontur zu konzentrieren. Die Durchgangsbuchse verhindert somit, dass sich die erzeugte Druckkraft auf einen anderen Bereich des Zyklonvorabscheiders, beispielsweise auf den Befestigungsbereich, überträgt und diesen verformt.
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Die Verpressungskontur dient zum Ausgleich der Toleranzen der Abmessungen mindestens eines der miteinander zu verschraubenden Elemente, insbesondere zum Ausgleich der Toleranz der Stärke des Befestigungsbereichs und/oder der Stärke eines zwischen dem Befestigungsbereich und dem Filtergehäuse verspannten Bereichs des zweiten Zyklonbauteils und/oder der Länge der Durchgangsbuchse und/oder der Position der Metallbuchse. Dieser Toleranzausgleich wird durch die Verpressungskontur ermöglicht, indem die Verpressungskontur
- – sich ausgehend von der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite des Befestigungsbereichs, genauer gesagt ausgehend von der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite eines die Durchgangsbuchse umgebenden und zur Auflage eines Kopfs der Schraube oder einer zwischen dem Schraubenkopf und dem Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils angeordneten Unterlegscheibe ausgebildeten Auf lagebereichs, in Richtung zum Schraubenkopf hin erstreckt,
- – im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet ist und
- – durch Aufbringen einer durch das Einschrauben der Schraube in die Metallbuchse erzeugten Kraft verformbar, beispielsweise schmelzbar, ist.
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Die verformbare bzw. schmelzbare Verpressungskontur bewirkt eine bündige Anordnung der Durchgangsbuchse mit der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite des Auflagebereichs bzw. mit der vom Filtergehäuse abgewandten Oberseite der Verpressungskontur. Bei angezogener Schraube steht der Schraubenkopf bzw. die unterhalb des Schraubenkopfs angeordnete Unterlegscheibe in direktem Kontakt mit der Durchgangsbuchse. Die metallenen Befestigungselemente sind fest, also spaltfrei miteinander, verpresst. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine besonders zuverlässige und spannungsfreie Befestigung des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verpressungskontur einstückig mit dem Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils ausgebildet, wobei der Befestigungsbereich und die Verpressungskontur im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff gebildet sind. Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit können das erste Zyklonbauteil und/oder das zweite Zyklonbauteil und/oder das Filtergehäuse im Wesentlichen aus dem gleichen Kunststoff wie die Verpressungskontur gebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung ist besonders hilfreich, wenn das erste Zyklonbauteil als ein mindestens ein Zellenrohr aufweisendes Zyklonoberteil und das zweite Zyklonbauteil als ein mindestens ein Tauchrohr aufweisendes Zyklonunterteil, insbesondere eine Tauchrohrplatte, ausgebildet ist. Die Verschraubung mit Toleranzausgleich stellt sicher, dass die Zellenrohre des Zyklonoberteils auf den Plateaus der Tauchrohrplatte aufliegen. Ohne den Toleranzausgleich könnten das Zyklonoberteil und das Zyklonunterteil bei entsprechender Toleranzlage klappern bzw. locker und unzureichend verspannt sein.
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Der Zyklonvorabscheider ist vorzugsweise als zweistufiger Abscheider ausgebildet und weist vorteilhafterweise mehrere kleine Einzelzyklone auf. Ein derartiger zweistufiger Abscheider ist beispielsweise in der Druckschrift
DE 103 30 296 A1 beschrieben.
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Als Hauptfilterelement bzw. Primärelement, welches im Filtergehäuse aufgenommen ist, kommen beispielsweise ein Kompaktluftfilter mit einer Vielzahl von im Bereich der einlassseitigen und auslassseitigen Endflächen wechselseitig verschlossenen Kanälen oder ein Mehrfachbalgfilter, beispielsweise ein Doppelbalgluftfilter in Betracht. Bei diesem Mehrfachbalgfilter kann, wie beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2008 011 186 A1 beschrieben, jeder Filterbalg als Sternfilter mit sternförmig angeordneten, an der Anströmseite und/oder an der Abströmseite zusammengehefteten, Filterfalten ausgebildet sein. Besonders vorteilhafterweise sind die Stirnkanten der Filterfalten an der Anströmseite und/oder an der Abströmseite zusammengeheftet, beispielsweise mittels einer sogenannten Stirnkantenverleimung verleimt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, dass der Zyklonvorabscheider auf einfache Weise zuverlässig am Filtergehäuse befestigbar und unter geringem Zeitaufwand montierbar und demontierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung gelöst, bei welcher der Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse mittels mindestens einer Schraube verschraubt ist, wobei das erste Zyklonbauteil mindestens eine Verliersicherung für die Schraube aufweist. Diese Verliersicherung ist als mindestens ein von einer Seitenwand des ersten Zyklonbauteils hervortretender Vorsprung ausgebildet. Dieser Vorsprung ist derart an der Seitenwand des ersten Zyklonbauteils angeordnet, dass bei einer Überkopfstellung des Zyklonvorabscheiders und beim Lösen der Schraube die Schraube von der Verliersicherung abgestützt und ein Herausfallen der Schraube aus dem Befestigungsbereich des ersten Zyklonbauteils verhindert wird.
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Diese Schraubenverliersicherung ist beim Lösen des überkopfstehenden ersten Zyklonbauteils vom Filtergehäuse bzw. beim Befestigen des überkopfstehenden ersten Zyklonbauteils am Filtergehäuse, beispielsweise bei einer Überkopfmontage des Zyklonvorabscheiders von unten nach oben an das Filtergehäuse oder wenn der Zyklonvorabscheider bei der Wartung auf den Kopf gestellt wird, besonders hilfreich.
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Vorteilhafterweise ist die Verliersicherung in definiertem Abstand zum Befestigungsbereich derart angeordnet, dass in montiertem Zustand ein in die Befestigungsschraube eingreifender, kurzer Schenkel eines abgewinkelten Innensechskantschlüssels nach ISO 2936:2001-09 über die Verliersicherung hinausragt, derart, dass sich die Verliersicherung außerhalb des Drehbereichs des langen Teils des Innensechskantschlüssels befindet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Verliersicherung aus mindestens zwei voneinander beabstandeten Vorsprüngen gebildet, wobei der Abstand der jeweiligen Vorsprünge zueinander kleiner ist als der Durchmesser des Kopfs der Schraube.
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Alternativ kann die Verliersicherung mindestens eine Ausnehmung aufweisen, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Kopfs der Schraube.
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Die Verliersicherung ermöglicht eine leichte Montage der Schraube und erleichtert somit den Einbau des Zyklonvorabscheiders in die Filtervorrichtung bei einer Überkopfmontage, da der Zyklonvorabscheider an das Filtergehäuse angebracht werden kann ohne die Schraube manuell in Position halten zu müssen.
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Ferner verhindert die Verliersicherung ein selbständiges Herausfallen der Schraube, wenn der Zyklonvorabscheider vom Filter gelöst bzw. entfernt wird, beispielsweise wenn der Zyklonvorabscheider bei der Wartung auf den Kopf gestellt wird.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verliersicherung zumindest bereichsweise aus elastischem Material, vorzugsweise aus mindestens einem Kunststoff oder aus mindestens einem Kunststoffgemisch, gebildet. Die Fertigung aus elastischem Material bietet den Vorteil, dass zum Durchführen der Schraube durch die Verliersicherung die jeweiligen Vorsprünge zumindest bereichsweise auseinandergebogen werden können bzw. die Ausnehmung aufgeweitet werden kann. Auch ermöglicht die Fertigung aus elastischem Material ein Entfernen der Schraube von der Verliersicherung mit etwas erhöhtem Kraftaufwand.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter anderem anhand des durch die 1 bis 16 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 in Explosionsdarstellung die zu verschraubenden Elemente des Zyklonvorabscheiders und des Filtergehäuses der Filtervorrichtung aus 1;
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3 in perspektivischer Darstellung das mit dem Filtergehäuse verbundene zweite Zyklonbauteil der Filtervorrichtung aus 1 vor dem Aufsetzen des ersten Zyklonbauteils;
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4 in perspektivischer Darstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 vor dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse;
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5 in perspektivischer Darstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 nach dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse;
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6 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 vor dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei maximaler Toleranzlage;
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7 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 nach dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei maximaler Toleranzlage;
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8 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 vor und nach dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei minimaler Toleranzlage;
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9 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 vor dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei mittlerer Toleranzlage;
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10 in Schnittdarstellung die Filtervorrichtung aus 9, wobei zusätzlich die Durchgangsbuchse und die Metallbuchse geschnitten dargestellt sind;
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11 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 nach dem Verschrauben des ersten Zyklonbauteils mit dem Filtergehäuse bei mittlerer Toleranzlage;
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12 in perspektivischer Darstellung das erste Zyklonbauteil in Überkopfstellung, die Verliersicherung und die Schraube vor der Montage des Zyklonvorabscheiders an das Filtergehäuse;
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13 in perspektivischer Darstellung das erste Zyklonbauteil und die Verliersicherung aus 12 beim Einsetzen der Schraube in die Verliersicherung;
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14 in Schnittdarstellung das erste Zyklonbauteil und die Verliersicherung aus 12 nach dem Einsetzen der Schraube in die Verliersicherung;
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15 eine Draufsicht auf die in die Verliersicherung eingesetzte Schraube;
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16 eine Seitenansicht des ersten Zyklonbauteils und der Verliersicherung aus 12 nach dem Einsetzen der Schraube in die Verliersicherung; und
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17 in Schnittdarstellung die beiden Zyklonbauteile und das Filtergehäuse der Filtervorrichtung aus 1 in verschraubtem Zustand mit in Eingriff befindlichem Innensechskantschlüssel.
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Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 bis 17 mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Bei der in den 1 und 2 dargestellten Filtervorrichtung 100 handelt es sich um einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Filtergehäuse 10, in welchem ein Hauptfilterelement aufgenommen ist, einem Zyklonvorabscheider 20 sowie einem nicht dargestellten nachgeschalteten Sekundärelement. Das Filtergehäuse 10 weist an seiner Umfangsseite eine Öffnung auf, die von einem über Verschlusselemente 92 lösbar angeordneten und verschließbaren Deckel 90 abgedeckt ist. Über diese Öffnung in der Mantelfläche des Filtergehäuses kann das Hauptfilterelement und zweckmäßigerweise auch das Sekundärelement radial bzw. quer zur Achsrichtung in den Aufnahmeraum innerhalb des Filtergehäuses 10 eingesetzt bzw. aus diesem entnommen werden. Das Filtergehäuse 10 weist einen rohseitigen Einlass 12 und einen reinseitigen Auslass 14 für zu filtrierende Medien auf.
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Der Zyklonvorabscheider 20 ist im Bereich des Einlasses 12 des Filtergehäuses 10 angeordnet. Im Zyklonvorabscheider 20 werden die Schmutzpartikel aus der axial herangeführten Luft durch die Fliehkraft in einem rotierenden Luftstrom nach außen getragen und abgeschieden. Über eine Austragöffnung 22, die nach unten gerichtet sein kann, können die Schmutzpartikel, welche im Zyklonvorabscheider 20 abgeschieden wurden, entfernt werden. Der Zyklonvorabscheider 20 ist als separates Bauteil ausgeführt, das mit dem Filtergehäuse 10 verbunden ist. Die Verbindung des Zyklonvorabscheiders 20 mit dem Filtergehäuse 10 erfolgt mittels durch einen Befestigungsbereich 32 des Zyklonvorabscheiders 20 durchgeführten Schrauben 50 sowie zur Aufnahme der Schrauben 50 ausgebildeten, am Zyklonvorabscheider 20 angeordneten Durchgangsbuchsen 56 und am Filtergehäuse angeordneten Warmeinsatzbuchsen 60 (vgl. 2). Zwischen dem Schraubenkopf 52 und der zugehörigen Durchgangsbuchse 56 kann jeweils eine Unterlegscheiben 54 angeordnet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Unterlegscheibe 54 einstückig mit dem Schraubenkopf 52 ausgeführt sein. Das im Zyklonvorabscheider 20 vorgefilterte Fluid wird axial der stirnseitigen Anströmseite des Hauptfilterelements zugeführt. Zyklonvorabscheider 20, Hauptfilterelement und Sekundärelement können axial hintereinander liegen und insbesondere ohne Umlenkung der zu reinigenden Verbrennungsluft in Achsrichtung durchströmt werden.
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Zum Erzeugen des rotierenden Luftstroms weist der Zyklonvorabscheider 20 ein erstes Zyklonbauteil 30, nämlich ein mit dem Filtergehäuse verschraubtes Zyklonoberteil und ein zweites Zyklonbauteil 40, nämlich ein zwischen dem Zyklonoberteil 30 und dem Filtergehäuse 10 verspanntes Zyklonunterteil, auf. Das Zyklonoberteil 30 des als Vielzellenzyklon ausgebildeten Zyklonvorabscheiders 20 hat eine Vielzahl an Zellenrohren 38 und das Zyklonunterteil ist als Tauchrohrplatte mit einer Vielzahl an Tauchrohren 42 ausgebildet. Damit die beiden Zyklonbauteile 30, 40 bei Betrieb der Brennkraftmaschine nicht klappern, ist es wichtig, dass die beiden Zyklonbauteile 30, 40 trotz der Toleranzen der Abmessungen der miteinander zu verschraubenden Bauteile, insbesondere des aus Kunststoff gebildeten Befestigungsbereichs 32 des Zyklonvorabscheiders 20, des aus Kunststoff gebildeten, zwischen dem Befestigungsbereich 32 und dem Filtergehäuse 10 verspannten Bereichs des zweiten Zyklonbauteils 40, der metallenen Durchgangsbuchse 56 und der metallenen Warmeinsatzbuchse 60, ausreichend miteinander verspannt sind. Eine ausreichende Verspannung ist gegeben, wenn die Zellenrohre 38 des Zyklonoberteils 30 auf den Plateaus 44 der Tauchrohrplatte 40 aufliegen. 3 zeigt das an das Filtergehäuse 10 geclipste Zyklonunterteil 40 mit den Plateaus 44 der Tauchrohrplatte 40.
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Um eine ausreichende Verspannung der beiden Zyklonbauteile 30, 40 auch bei entsprechender Toleranzlage zu gewährleisten, weist das Zyklonoberteil 30 eine vorzugsweise rippenförmige Verpressungskontur 70 auf. Diese Verpressungskontur 70
- – verläuft ausgehend von der Oberseite des Befestigungsbereichs 32, genauer gesagt ausgehend von einer Auflagefläche für die Unterlegscheibe 54 bzw. für den Schraubenkopf 52, in Richtung zur Unterlegscheibe 54 bzw. zum Schraubenkopf 52 und
- – ist im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet.
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Das Aufbringen einer durch das Einschrauben der Schraube 50 in die Metallbuchse 60 erzeugten definierten Kraft, insbesondere das Aufbringen einer Druckkraft von etwa 5 bis 10 Kilonewton (kN), beispielsweise von etwa 7 kN, bringt den Kunststoff der Verpressungskontur 70 zumindest bereichsweise zum Verformen, beispielsweise zum Schmelzen. Diese definierte Kraft wird beim Einschrauben der Schraube 50 in die Metallbuchse 60 erzeugt, insbesondere beim Verpressen der metallenen Befestigungselemente, beispielsweise der Schraube 50, der Unterlegscheibe 54, der Durchgangsbuchse 56 und der Warmeinsatzbuchse 60, wenn die Unterlegscheihe 54 bereits auf der Verpressungskontur 70 aufliegt aber noch nicht in Kontakt mit der Durchgangsbuchse 56 steht. Durch die aufgebrachte Druckkraft verformt sich die Verpressungskontur 70, bis die Durchgangsbuchse 56 bündig mit der vom Filtergehäuse 10 abgewandten Oberseite 36 des Befestigungsbereichs 32 bzw. bündig mit der vom Filtergehäuse 10 abgewandten Oberseite der Verpressungskontur 70 angeordnet ist. Durch das Verformen bzw. das Schmelzen der Verpressungskontur 70 wird also ein aufgrund der Toleranzen der miteinander zu verschraubenden Elemente 30, 40, 56, 60 gebildeter Spalt 59 (vgl. 6) zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54 bzw. zwischen der Durchgangsbuchse 56 und dem Schraubenkopf 52 geschlossen.
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4 zeigt das Zyklonoberteil 30 mit der Filtergehäuse-Tauchrohrplatten-Kombination vor dem Verschrauben der metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 und 5 zeigt das Zyklonoberteil 30 mit der Filtergehäuse-Tauchrohrplatten-Kombination nach dem Verschrauben der metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60. Die im Bereich der Unterlegscheiben-Auflagefläche angeordneten Rippen der Verpressungskontur 70 sind so ausgelegt, dass diese sich beim Anziehen der Schraube 50 durch lokale Spannungsüberhöhung verformen. Die Verpressungskontur 70 ermöglicht somit eine Verschraubung mit Toleranzausgleich und bewirkt, dass die Zellenrohre 38 des Zyklonoberteils 30 auf den Plateaus 44 des Zyklonunterteils 40 aufliegen und die metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 im fest verschraubten Zustand bündig miteinander verpresst sind.
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Die Verpressungskontur 70 weist vorzugsweise eine Stärke bzw. eine Höhe bzw. eine Dicke von etwa 0,5 Millimeter (mm) bis etwa 1,5 mm, insbesondere von etwa 0,8 mm auf.
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6 zeigt einen Querschnitt des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 vor dem Anziehen der Schraube 50 bei maximaler Toleranzlage, d. h. bei maximaler Dicke der beiden Zyklonbauteile 30, 40, insbesondere bei maximaler Stärke 34 des Befestigungsbereichs 32 und maximaler Stärke 46 eines zwischen dem Befestigungsbereich 32 und dem Filtergehäuse 10 angeordneten Bereichs des Zyklonunterteils 40, und minimaler Länge der Durchgangsbuchse 56 und/oder minimalem, fertigungsbedingtem Herausstand der Warmeinsatzbuchse 60 aus deren Aufnahmebohrung. Aufgrund der Maximal- bzw. Minimaltoleranz der miteinander zu verschraubenden Elemente 30, 40, 56, 60 ergibt sich ein maximaler Spalt 59, der beispielsweise eine Länge von ca. 1 mm aufweist.
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7 zeigt einen Querschnitt des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 nach dem Anziehen der Schraube 50 bei maximaler Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40, 56, 60. Die Rippen der Verpressungskontur 70 sind vollständig verpresst bzw. geschmolzen. Die metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 sind fest miteinander verpresst, insbesondere ist kein Spalt zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54.
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8 zeigt die Verpressung des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 vor und nach dem Anziehen der Schraube 50 bei minimaler Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40 56, 60. Die minimale Toleranzlage liegt vor bei minimaler Dicke der beiden Zyklonbauteile 30, 40, insbesondere bei minimaler Stärke 34 des Befestigungsbereichs 32 und minimaler Stärke 46 des zwischen dem Befestigungsbereich 32 und dem Filtergehäuse 10 angeordneten Bereichs des Zyklonunterteils 40, und maximaler Länge der Durchgangsbuchse 56 und/oder maximalem, fertigungsbedingtem Herausstand der Warmeinsatzbuchse 60 aus deren Aufnahmebohrung. Wird die Schraube 50 angezogen, verformt sich der Kunststoff der Verpressungskontur 70 nicht, da die metallenen Befestigungselemente 50, 54, 56, 60 schon vor dem Anziehen der Schraube 50 keine Luft haben und nach dem Anziehen der Schraube fest miteinander verpresst sind. Bereits vor dem Anziehen der Schraube 50 ist also kein Spalt 59 zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54.
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9 und 10 zeigen die Verpressung des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 vor dem Anziehen der Schraube 50 bei mittlerer Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40 56, 60. Bei mittlerer Toleranzlage ergibt sich vor dem Anziehen der Schraube 50 ein Nennspalt 59 zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54. Dieser Nennspalt 59 ist beispielsweise etwa 0,5–0,8 mm breit. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Nennspalt 59 nur in 10 mittels Pfeilen markiert.
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11 zeigt die Verpressung des Zyklonoberteils 30, des Zyklonunterteils 40 und des Filtergehäuses 10 nach dem Anziehen der Schraube 50 bei mittlerer Toleranzlage der zu verschraubenden Elemente 30, 40 56, 60. Die Rippen der Verpressungskontur 70 sind zumindest teilweise verpresst bzw. geschmolzen. Es ist kein Spalt zwischen der Durchgangsbuchse 56 und der Unterlegscheibe 54 ausgebildet.
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Um eine leichte Montage der Schraube 50 zu ermöglichen und um ein selbsttätiges Herausfallen der Schraube 50 zu verhindern, weist das Zyklonoberteil 30 eine Verliersicherung 80 auf. Diese Schraubenverliersicherung ist insbesondere bei einer Überkopfstellung des Zyklonvorabscheiders 20 hilfreich. Eine Entfernung der Schraube 50 ist aber dennoch mit etwas erhöhtem Kraftaufwand möglich.
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Die Verliersicherung 80 ist derart an einer Seitenwand 31 des Zyklonoberteils 30 angeordnet, dass bei einer Überkopfstellung des Zyklonvorabscheiders 20 und beim Lösen der Schraube 50 die Verliersicherung 80 die Schraube 50 ahstützt und ein Herausfallen der Schraube 50 aus dem Befestigungsbereich 32 des Zyklonoberteils 30 verhindert. Dabei ist die Verliersicherung 80 vorzugsweise in Form zweier Vorsprünge, etwa zweier Halterippen, ausgebildet. Diese Halterippen 80 können beispielsweise aus Kunststoff und/oder einem Kunststoffgemisch gebildet sein.
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12 zeigt das Zyklonoberteil 30 in Überkopfstellung, wobei die Schraube 50 gegen die Halterippen 80 gerutscht ist.
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Die Montage und Demontage der Schraube 50 in die Verliersicherung 80 ist in 13 dargestellt. Zum Einsetzen der Schraube 50 in die Verliersicherung 80 werden die Halterippen 80 leicht auseinandergedrückt, so dass sich der Abstand 84 der beiden Halterippen 80 zueinander vergrößert und die Schraube durch die Halterippen 80 durchgeführt werden kann. Zum Entfernen der Schraube 50 aus der Verliersicherung 80 werden die Halterippen 80 wiederum leicht auseinandergedrückt.
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14 zeigt die in die Durchgangsbuchse 56 und in die Verliersicherung 80 eingesetzte Schraube 50. Die Halterippen 80 verhindern, dass die Schraube 50 ohne Kraftaufwand wieder entfernt wird.
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Um die Montage der Schraube zu erleichtern, ist der Abstand 84 der beiden Halterippen 80 zueinander groß genug, um einen der Schraube entsprechenden Schraubenschlüssel, beispielsweise einen Kantschlüssel, etwa einen Innensechskantschlüssel, zwischen den beiden Halterippen 80 hindurchschieben zu können (vgl. 15).
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Ferner ist vorteilhafterweise der Abstand 82 der Halterippen 80 zum Befestigungsbereich 32 bzw. zum Zyklonrand so gewählt, dass die Schraube 50 mit einem Kantschlüssel, beispielsweise einem Innensechskantschlüssel, angezogen und gelöst werden kann. Wie in 16 dargestellt, ist der Abstand 82 der Halterippen 80 zum Befestigungsbereich 32 so groß, dass der kurze Schenkel eines Kantschlüssels im montierten Zustand der Schraube 50 zwischen die Halterippen 80 und den Schraubenkopf 52 passt.
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In einer vorteilhaften in 17 gezeigten Ausführungsform der Erfindung weisen die Halterippten 80 an einem Rand, vorzugsweise auf der dem Befestigungsbereich 32 abgewandten Seite einen verringerten Querschnitt auf, insbesondere in Form einer Fase 86, einer Einführschräge eines spitz zulaufenden Endes oder einer Rundung. Dies hat den Vorteil, dass die Schraube leichter montiert werden kann, da der Schraubenkopf leichter zwischen die Halterippen 80 gedrückt werden kann. Vorteilhafterweise sind die Halterippen 80 in definiertem Abstand zum Befestigungsbereich derart angeordnet, dass ein in montiertem Zustand in die Befestigungsschraube eingreifender, kurzer Schenkel 88 eines abgewinkelten Innensechskantschlüssels nach ISO 2936:2001-09 über die Halterippen 80 hinausragt, derart, dass sich die Halterippen 80 außerhalb des Drehbereichs des langen Teils 94 des Innensechskantschlüssels befinden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine leichte Montage und Demontage des Zyklonvorabscheiders am Filtergehäuse, wobei die beiden Zyklonbauteile 30, 40 auch bei entsprechender Toleranzlage ausreichend miteinander verspannt sind. Die erfindungsgemäße Befestigung des Zyklonvorabscheiders 20 am Filtergehäuse 10 ist hitzebeständig und hält den beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Temperaturen problemlos stand.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29819335 U1 [0002]
- DE 102008011186 A1 [0002, 0013]
- DE 10330296 A1 [0012]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm DIN 16901 [0003]
- ISO 2936:2001-09 [0017]
- ISO 2936:2001-09 [0062]
