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Die Erfindung betrifft eine Rundfilterpatrone für einen Trocken-Luftfilter einer Brennkraftmaschine sowie einen Trocken-Luftfilter mit einer solchen Filterpatrone.
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Luftfilter von Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine dienen dazu, die in die Brennkraftmaschine angesaugte Verbrennungsluft wirksam zu reinigen und die Ansauggeräusche zu dämpfen. In vielen Fällen sind die Luftfilter als Rundfilter ausgebildet, da diese weniger Bauraum als Flachfilter mit einer vergleichbaren Filterfläche benötigen. Die Rundfilter weisen gewöhnlich ein verschließbares Gehäuse auf, in das eine passende austauschbare Rundfilterpatrone eingesetzt wird. Derartige Rundfilterpatronen umfassen zumeist ein Filterelement, das aus Papier oder einem anderen flächigen Filtermaterial besteht und zickzackartig zu einem hohlen Zylinder oder Kegelstumpf gefaltet ist. Das Filterelement wird zwischen zwei gegenüberliegende Stirnwände der Filterpatrone eingesetzt, die gasdicht mit den entgegengesetzten Stirnenden des Filterelements verbunden werden. Die beiden Stirnwände begrenzen zusammen mit dem Filterelement innerhalb der Filterpatrone einen zentralen Reinluftraum, aus dem die Reinluft durch eine Auslassöffnung oder einen Auslassstutzen zur Brennkraftmaschine abgeführt werden kann. Die Rundfilterpatrone wird so in das Filtergehäuse eingesetzt, dass die ungereinigte Ansaugluft in einen das Filterelement an seiner Außenseite umgebenden Rohluftraum zwischen dem Filtergehäuse und der Filterpatrone einströmt und von dort durch das Filterelement hindurch in den Reinluftraum gelangt, wobei sie von Staub und anderen Schmutzpartikeln gereinigt wird.
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Viele Brennkraftmaschinen müssen außerdem im Ansaugtrakt mit einem Luftmassenmesser ausgestattet werden. Dieser wird hinter dem Luftfilter derart im Reinluftstrom angeordnet, dass er möglichst gleichmäßig von der gefilterten Ansaugluft umströmt wird. Wenn der Luftfilter als Rundfilter ausgebildet ist, wird jedoch in diesem Fall die Baulänge der vom Rundfilter und vom Luftmassenmesser gebildeten Baugruppe sehr lang, da einerseits sowohl der Rundfilter als auch der Luftmassenmesser jeweils eine relativ große Baulänge besitzen und andererseits die Länge des Strömungswegs der Reinluft zwischen dem Filterelement des Rundfilters und dem Luftmassenmesser ein gewisses Minimum nicht unterschreiten darf, um eine gleichmäßige Anströmung des Luftmassenmessers und damit eine hohe Messgenauigkeit zu gewährleisten.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rundfilterpatrone und einen Trocken-Luftfilter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich die Baulänge der aus der Rundfilterpatrone und dem Luftmassenmesser bestehenden Baugruppe verkürzen lässt, ohne die Messgenauigkeit des Luftmassenmessers zu beeinträchtigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Luftauslassrohr in seinem überstehenden Teil mit einer Öffnung zum Einsetzen eines Luftmassenmessers versehen ist und mit seinem Eintrittsende ein Stück weit ins Innere des hohlen Filterelements bzw. eines vom Filterelement umgebenen Hohlraums ragt Auf diese Weise kann die Baulänge der Baugruppe aus Filterpatrone und Luftmassenmesser deutlich verkürzt werden, ohne dass die für eine ausreichende Messgenauigkeit erforderliche Mindestlänge des Strömungswegs zwischen dem Filterelement und dem Luftmassenmesser unterschritten wird. Durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination kann der Luftmassenmesser in axialer Richtung der Filterpatrone zudem praktisch direkt hinter dem erweiterten Teil der Patrone in das Luftauslassrohr eingesetzt werden.
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Das Filterelement ist vorzugsweise rotationssymmetrisch und besitzt zweckmäßig die Form eines hohlen Zylinders, kann jedoch zum Beispiel aus Bauraumgründen auch die form eines hohlen Kegelstumpfs besitzen. Grundsätzlich können die Filterpatrone, das Filterelement, die beiden Stirnwände und das Luftauslassrohr nicht nur einen rotationssymmetrischen Querschnitt besitzen, sondern zum Beispiel auch einen ovalen oder elliptischen Querschnitt.
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Um im Inneren des hohlen Filterelements Platz für das Eintrittsende des Luftauslassrohrs zu schaffen, wird bei hohlen zylindrischen Filterelementen der Innendurchmesser und bei hohlen kegelstumpfförmigen Filterelementen der mittlere Innendurchmesser des Filterelements zweckmäßig vergrößert, vorzugsweise so weit, dass er etwas kleiner als der doppelte Innendurchmesser des Luftauslassrohrs ist Bevorzugt wird zugleich auch der Außendurchmesser des Filterelements vergrößert, was bei gleich bleibender Filterfläche eine weitere Verkürzug der Baulänge der Filterpatrone und eine sehr kompakte Bauform ermöglicht.
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Um bei der Montage der Filterpatrone das Einsetzen des Filterelements zwischen die beiden Stirnwände und die Abdichtung des Filterelements gegenüber den Stirnwänden zu erleichtern, weist jede der beiden Stirnwände vorzugsweise angrenzend an ihren äußeren Umfang einen ebenen ringförmigen Abschnitt auf, der als Anlagefläche für eine gegenüberliegende ebene Stirnfläche des Filterelements dient und vorzugsweise am inneren und äußeren Umfang von einem erhöhten Rand umgeben ist, der das Verkleben oder Vergießen der Stirnwand mit dem gegenüberliegenden Stirnende des Filterelements erleichtert.
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Diejenige Stirnwand der Filterpatrone, an der das Luftauslassrohr angebracht ist, weist zwischen dem als Anlagefläche für das Filterelement dienenden ebenen ringförmigen Abschnitt und dem äußeren Umfang des Luftauslassrohrs vorteilhaft einen gekrümmten ringförmigen Abschnitt auf, der sich um das Luftauslassrohr herum wulstartig ins Innere des Filterelements hinein wölbt und zweckmäßig einen allgemein S-förmigen Querschnitt besitzt, so dass die an dieser Stirnwand entlang durch den Reinluftraum strömende Luft weitestgehend ohne Verwirbelung und mit einem möglichst geringen Strömungswiderstand zum Eintrittsende des Luftauslassrohrs bzw. dessen Einmündung in den Reinluftraum geleitet wird.
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Dort, wo das Luftauslassrohr getrennt von der Stirnwand hergestellt wird, ist das Eintrittsende des Luftauslassrohrs um seine Einmündung in den Reinluftraum herum zweckmäßig mit einem Ringflansch versehen, der gasdicht mit einem inneren Rand des wulstartig gekrümmten Abschnitts der Stirnwand verbunden ist.
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Um auch die entlang der entgegengesetzten Stirnwand durch das Filterelement strömende Luft weitestgehend ohne Verwirbelung und mit einem möglichst geringen Strömungswiderstand durch den Reinluftraum zur Einmündung des Luftauslassrohrs zu leiten, ragt der mittlere Teil dieser Stirnwand gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung radial einwärts von ihrem ebenen, als Anlagefläche für das Filterelement dienenden ringförmigen Abschnitt ebenfalls ins Innere des hohlen Filterelements, wobei er sich bei einer rotationssymmetrischen Filterpatrone vorteilhaft in Richtung des Luftauslassrohrs allgemein kegelförmig und koaxial zur Längsmittelachse der Filterpatrone und des Luftauslassrohrs verjüngt bzw. bei einer Filterpatrone mit einem ovalen oder elliptischen Querschnitt eine entsprechend angepasste Form besitzt. Vorzugsweise weist der verjüngte mittlere Teil der Stirnwand eine in die Einmündung bzw. in das Eintrittsende des Luftauslassrohrs ragende Spitze auf, so dass die Luft an der inneren Oberfläche des mittleren Teils der Stirnwand entlang bis in das Luftauslassrohr hinein geleitet wird. Diese innere Oberfläche ist zweckmäßig leicht konkav gekrümmt, wobei ihre Steigung in Richtung der Spitze allmählich zunimmt.
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Bei einer rotationssymmetrischen Filterpatrone ist das Luftauslassrohr zweckmäßig ein zylindrisches Rohr, das einen im Querschnitt kreisförmigen Strömungskanal umgibt, in dem der Luftmassenmesser in einem ausreichenden Abstand vom Eintrittsende bzw. von der Einmündung des Luftauslassrohrs in den Reinluftraum angeordnet ist. Bei dem Luftmassenmesser kann es sich um einen Hitzdraht-Luftmassenmesser oder um einen Heißluft-Luftmassenmesser handeln, zu dessen Befestigung zweckmäßig an der Außenseite des Luftauslassrohrs ein um die Öffnung umlaufender Befestigungsflansch oder Befestigungswulst vorgesehen ist. Der Luftmassenmesser kann mit üblichen Zusatzeinrichtungen versehen sein, wie zum Beispiel einem Strömungsgitter.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Seitenansicht einer Rundfilterpatrone;
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2 eine Querschnittsansicht der Rundfilterpatrone;
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3 eine teilweise weg geschnittene perspektivische Schrägansicht der Rundfilterpatrone;
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4 eine Ansicht entsprechend 3, jedoch nach dem Bestücken der Rundfilterpatrone mit einem Luftmassenmesser;
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5 eine perspektivische Stirnseitenansicht der Rundfilterpatrone;
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6 eine perspektivische Ansicht einer anderen Rundfilterpatrone.
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Die in der Zeichnung dargestellte Rundfilterpatrone 1 ist für einen Trocken-Luftfilter (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bestimmt und kann mit einem Luftmassenmesser 2 zur Messung der Luftmasse der in der Filterpatrone 1 gereinigten Ansaugluft der Brennkraftmaschine bestückt werden, wie in 4 dargestellt.
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Die Rundfilterpatrone 1 besteht im Wesentlichen aus zwei entgegengesetzten aus Kunststoff geformten Stirnwänden 3, 4, einem zwischen die beiden Stirnwände 3, 4 eingesetzten hohlen rotationssymmetrischen Filterelement 5, das zusammen mit den beiden Stirnwänden 3, 4 einen Reinluftraum 6 umgibt, sowie einem an der einen der beiden Stirnwände 3 angebrachten Luftauslassrohr 7, durch das die vom Filterelement 5 gereinigte Ansaufluft aus dem Reinluftraum 6 zur Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Das Filterelement 5 besteht im Wesentlichen aus einem zickzackförmig gefaltetem Endlospapierstreifen 8, dessen Falten bei dem hohlen zylindrischen Luftfilterelement 5 in den 1 bis 5 parallel zueinander in axialer Richtung des Filterelements 5 verlaufen, wie in 1 dargestellt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 9 sowie eine zylindrische äußere Umfangsfläche 10 aufspannen, während sie sich bei dem in 6 dargestellten hohlen kegelstumpfförmigen Luftfilterelement 5 koaxial zueinander in Richtung der Stirnwand 4 verjüngen. Die beiden im Querschnitt zickzackförmig verlaufenden Längsseitenränder des Papierstreifens spannen an den entgegengesetzten Stirnenden des Filterelements 5 zwei zueinander parallele ebene Stirnflächen 11 auf, entlang von denen das Filterelement 5 gasdicht mit der benachbarten Stirnwand 3, 4 verbunden ist. Um die Herstellung einer gasdichten Verbindung zu erleichtern, weisen die beiden Stirnwände 3, 4 angrenzend an ihren kreisförmigen äußeren Umfang 12 einander gegenüberliegende ebene ringförmige Abschnitte 13, 14 auf, mit denen die ebenen Stirnflächen 11 des Filterelements 5 verklebt oder vergossen sind. Das Verkleben oder Vergießen der ringförmigen Abschnitte 13, 14 mit den Stirnflächen 11 des Filterelements 5 wird durch einen dem Filterelement 5 zugewandten erhöhten inneren und äußeren Umfangsrand 15, 16 erleichtert.
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Diejenige Stirnwand 3 der Luftfilterpatrone 1, an der das Luftauslassrohr 7 angebracht ist, ist durch Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt und weist radial einwärts von der inneren Umfangsfläche 9 des Filterelements 5 einen in das zylindrische Innere des Filterelements 5 hinein gekrümmten ringförmigen Abschnitt 17 auf, der den Reinluftraum 6 an der Oberseite der Filterpatrone 1 um das Luftauslassrohr 7 herum begrenzt und rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 18 der Filterpatrone 1 ist. Der äußere Rand des gekrümmten Abschnitts 17 ist einstückig mit dem erhöhten inneren Umfangsrand 15 des ringförmigen Abschnitts 13 verbunden, während der innere Rand des gekrümmten Abschnitts 17 gasdicht mit dem benachbarten Eintrittsende 19 des Luftauslassrohrs 7 verbunden ist, das ebenfalls ein Stück weit ins zylindrische (1 bis 5) bzw. kegelstumpfförmige (6) Innere des Filterelements 5 ragt. Der gekrümmte ringförmige Abschnitt 17 weist einen allgemein S-förmigen Querschnitt auf, dessen Steigung in der Mitte des Abschnitts 17 am größten ist und zum inneren bzw. äußeren Rand des Abschnitts 17 hin abnimmt.
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Die andere Stirnwand 4 der Luftfilterpatrone 1 ist ebenfalls durch Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt und begrenzt den Reinluftraum 6 an der zum Luftauslassrohr 7 entgegengesetzten Unterseite der Luftfilterpatrone 1. Der mittlere Teil 20 der Stirnwand 4 ist allgemein kegelförmig verjüngt und ragt in den von der inneren Umfangsfläche 9 des Filterelements 5 begrenzten zylindrischen (1 bis 5) bzw. kegelstumpfförmige (6) Hohlraum, wobei er rotationssymmetrisch zur Längsmittelachse 18 der Filterpatrone 5 ist und in einer Spitze 21 endet, die sich etwas innerhalb des Eintrittsendes 19 des Luftauslassrohrs 7 auf der Längsmittelachse 18 befindet. Die innere Oberfläche 22 des kegelförmigen mittleren Teils 20 der Stirnwand 4 ist zum Reinraum 6 hin konkav gewölbt, wobei ihr Krümmungsradius von der Spitze 21 nach außen zu stetig abnimmt. Der äußere Rand des mittleren Teils 20 ist einstückig mit dem erhöhten inneren Umfangsrand 15 des ebenen ringförmigen Abschnitts 14 der Stirnwand 4 verbunden.
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Bei Bedarf kann im mittleren Teil 20 der Stirnwand 4 ein Sekundärluftanschluss (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
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Das allgemein zylindrische Luftauslassrohr 7 ist ebenfalls durch Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt und steht mit einem Teil 27 in axialer Richtung der Filterpatrone 1 nach außen über den ebenen ringförmigen Abschnitt 13 der benachbarten Stirnwand 3 über, während sein Eintrittsende 19 in der entgegengesetzten Richtung ein Stück weit in das von der Umfangsfläche 9 begrenzte Innere des Filterelements 5 ragt. Der axiale Abstand zwischen einer ebenen eintrittsseitigen Stirnfläche 23 des Eintrittsendes 19 und dem ebenen ringförmigen Abschnitt 13 der benachbarten Stirnwand 3 beträgt etwa ein Drittel der axialen Länge des Filterelements 5. Das Eintrittsende 19 des Luftauslassrohrs 7 ist mit einem radial überstehenden verdickten Flansch 28 versehen, der um das Luftauslassrohr 7 herum gasdicht an der äußeren Oberfläche des inneren Randes des gekrümmten Abschnitts 17 der Stirnwand 3 befestigt ist.
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Das Luftauslassrohr 7 ist im Bereich des nach außen überstehenden Teils 27 mit einer rechteckigen seitlichen Öffnung 24 versehen, in die sich der Luftmassenmesser 2 so einführen lässt, dass er durch die Öffnung 24 ins Innere des Luftauslassrohrs 7 ragt, wobei er sich etwa bis in die Mitte des vom Luftauslassrohr 7 begrenzten Strömungskanals 25 erstreckt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Luftmassenmesser 2 handelt es sich um einen Hitzdraht-Luftmassenmesser, jedoch kann auch ein Heißfilm-Luftmassenmesser in die Öffnung 24 eingesetzt werden, die zur Befestigung des Luftmassenmessers 2 an der Außenseite des Luftauslassrohrs 7 mit einem umlaufenden Befestigungswulst 26 verstehen ist.
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Die in 6 dargestellte Rundfilterpatrone 2 weist einen identischen Aufbau auf, außer dass das Filterelement 5 nicht die Form eines hohlen Zylinders sondern die Form eines hohlen Kegelstumpfs besitzt und dass die mit dem Luftauslassrohr 7 verbundene Stirnwand 3 einen größeren Druckmesser als die entgegengesetzte Strinwand 4 besitzt.
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Dadurch dass das Luftauslassrohr 7 entlang des überstehenden Teils 27 mit der Öffnung 24 zum Einsetzen des Luftmassenmessers 2 versehen ist und mit seinem Eintrittsende 19 ein Stück weit ins Innere des hohlen Filterelements 5 ragt, kann die Baulänge der Baugruppe aus Filterpatrone 1 und Luftmassenmesser 2 verkürzt werden, ohne dass die Messgenauigkeit des Luftmassenmessers 2 beeinträchtigt wird, da in diesem Fall die Länge des Strömungswegs zwischen dem Eintrittsende 19 des Luftauslassrohrs 7 und dem Luftmassenmesser 2 groß genug ist, um dazwischen für eine ausreichende Vergleichmäßigung der Luftströmung zu sorgen. Darüber hinaus wird die Luftströmung zusätzlich auch durch die Form der beiden Stirnwände 3, 4 vergleichmäßigt, welche die durch das Filterelement 5 hindurch getretene gereinigte Ansaugluft weitestgehend ohne eine Verwirbelung zum Eintrittsende 19 des Luftauslassrohrs 7 bzw. in dieses hinein leiten.
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Die Rundfilterpatrone 1 wird so in ein Filtergehäuse des Trocken-Luftfilters eingesetzt, dass die in das Filtergehäuse angesaugte Rohluft in einen die Außenseite des Filterelements 5 umgebenden, gegenüber den Stirnwänden 3, 4 abgedichteten Rohluftraum zugeführt wird, während das Luftauslassrohr 7 durch eine axiale Öffnung aus dem Filtergehäuse heraus ragt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rundfilterpatrone
- 2
- Luftmassenmesser
- 3
- Stirnwand
- 4
- Stirnwand
- 5
- Filterelement
- 6
- Reinluftraum
- 7
- Luftauslassrohr
- 8
- gefalteter Papierstreifen
- 9
- innere Umfangsfläche Filterelement
- 10
- äußere Umfangsfläche Filterelement
- 11
- Stirnflächen Filterelement
- 12
- äußerer Umfang Stirnwand
- 13
- ringförmiger ebener Abschnitt Stirnwand
- 14
- ringförmiger ebener Abschnitt Stirnwand
- 15
- erhöhter innerer Umfangsrand
- 16
- erhöhter äußerer Umfangsrand
- 17
- ringförmiger gekrümmter Abschnitt Stirnwand
- 18
- Längsmittelachse
- 19
- Eintrittsende Luftauslassrohr
- 20
- verjüngter mittlerer Teil Stirnwand
- 21
- Spitze
- 22
- konkave innere Oberfläche
- 23
- ebene Stirnfläche
- 24
- Öffnung
- 25
- Strömungskanal Luftauslassrohr
- 26
- Befestigungsflansch
- 27
- überstehender Teil Luftauslassrohr
- 28
- Flansch
