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Gebiet
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Diese Anwendung bezieht sich auf eine Federklemme zur Ausübung von Kompressionsdruck auf eine komprimierbare Dichtung in einem Luftreinigungssystem für ein Fahrzeug.
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Luftfilter für Fahrzeuge bestehen normalerweise aus einem oberen Abteil, einem unteren Abteil, einem Fasermaterial und einer komprimierbaren Dichtung, die das Fasermaterial umgibt. Die Dichtung ist zwischen den Außenumfängen von oberem und unterem Abteil in dem Bereich angeordnet, in dem die beiden passgenau aufeinandertreffen. Auf die Dichtung muss ein konstanter Kompressionsdruck herrschen, damit sich im Lauf der Zeit keine Lücken entwickeln, durch die mit Feinstaub belastete ungefilterte Luft den Filter umgehen und weiter in den Lufteinlass des Motors gelangen kann. Der Kompressionsdruck muss jedoch begrenzt sein, um ein übermäßiges Zusammendrücken des Dichtungsmaterials zu verhindern, das zu Dichtungsschäden wie Rissen führen kann.
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In einer in
US-Patent Application Publication 2010/0043367 A1 beschriebenen Methode wird das Komprimieren einer Dichtung zwischen oberem und unterem Abteil durch eine schwenkbare Federklemme erreicht. Ein Ende der Federklemme ist durch ein zylindrisches Befestigungsteil drehbar am unteren Teil des Abteils befestigt, das eine Drehachse enthält; diese bilden zusammen ein Scharnier. Ein mit einer flachen Oberfläche versehenes Kopfteil am gegenüberliegenden Ende der Federklemme kann von einem Flansch am Außenumfang des oberen Abteils verriegelt und entriegelt werden, wodurch die Dichtung zwischen den Außenumfängen der beiden Abteile komprimiert wird. Im verriegelten Zustand wird die Federklemme an einem in einem Armteil des Clips befindlichen Gelenk elastisch verformt, sodass sie eine Druckbelastung auf die Filterabteile und die Dichtung ausübt. Die Federklemme wird dadurch von der verriegelten zur entriegelten Stellung gebracht, dass eine Kraft auf einen im Gelenkbereich des Arms befindlichen Hebel ausgeübt wird.
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Die Erfinder geben hierin mögliche Probleme mit einer solchen Federklemme zu. Als ein Beispiel wird bei der zuvor beschriebenen Federklemme der Großteil der elastischen Verformung in einem relativ kleinen, im Bereich des Gelenks befindlichen Bereich des Federclips absorbiert. Da sich der Hebel ebenfalls am Gelenk befindet, wird zusätzlich eine direkte Kraft auf das Gelenk ausgeübt, während der Federhebel in die verriegelte Stellung bewegt wird. Im Lauf der Zeit kann sich das Gelenk permanent verformen oder brechen. Durch Verformen bzw. Brechen der Federklemme kann sich der Kompressionsdruck auf die Abteile und die Dichtung verringern. Bei unzureichendem Kompressionsdruck dringt durch die Dichtung ungefilterte Luft ein, und es kann Feinstaub in die Zylinder des Motors gelangen, was zu mechanischem Verschleiß und Ölverschmutzung führt.
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In einem weiteren Beispiel ist, wenn die zuvor beschriebene Federklemme beschädigt wird, deren Ersetzen schwierig, da das zylindrische Befestigungsteil der Federklemme die Drehachse am unteren Abteil enthält. In noch einem weiteren Beispiel kann das Verriegeln der Federklemme schwierig sein, das das Kopfteil eine flache Oberfläche hat und die Betätigungskraft auf einen im Wesentlichen in der Mitte gelegenen Teil der Klemme ausgeübt wird (da sich der Hebel am Gelenk befindet).
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Daher können einige der obigen Probleme zumindest teilweise durch eine Luftreinigungsvorrichtung für ein Fahrzeug gelöst werden, die aus Folgendem besteht: einem ersten Filterabteil; einem zweiten Filterabteil, das mit dem ersten Filterabteil mittels einer komprimierbaren, einen Hohlraum zwischen den beiden bildenden Dichtung verbunden ist; einem im Hohlraum untergebrachten Filter und mindestens einer Federklemme mit einem Arm, der einen fortlaufend gekrümmten Bogen von einem Befestigungsteil zu einem Kopfteil beschreibt, um gleichzeitig sowohl elastische Verformung zu absorbieren als auch die Verbindung vom ersten Filterabteil und zweiten Filterabteil aufrecht zu erhalten, wobei das Kopfteil eine erste Dicke besitzt und der fortlaufend gekrümmte Bogen eine zweite Dicke besitzt, wobei die erste Dicke größer ist als die zweite Dicke.
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In diesem Beispiel wird die elastische Verformung der Klemme über die Länge des Arms verteilt. Die Federklemme kann auch ein Hakenbefestigungsteil enthalten, das umkehrbar an einer Drehachse am Filterabteil angebracht ist, wodurch eine beschädigte Federklemme sich leicht ersetzen lässt. Weiterhin kann das Kopfteil eine abgerundete oder abgeschrägte Kante besitzen, und der Hebel kann sich am Kopfteil befinden. Durch diese beiden Merkmale zusammen lässt sich der Federclip mit weniger Kraftaufwand in die betätigte Stellung bringen. Die Dicke des Kopfteils kann größer sein als die des Armteils, des Befestigungsteils und des Hebels. Die größere Dicke des Kopfteils kann eine höhere Materialfestigkeit in dem Bereich des Federclips bieten, der das obere Abteil berührt und in der verriegelten Stellung direkt eine nach unten gerichtete Kraft auf das obere Abteil ausübt.
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In einem spezifischen Beispiel besteht die Federklemme aus Kunststoffverbundmaterial und besitzt einen bogenähnlichen Arm mit einer ersten Dicke. Ein Ende der Federklemme besitzt ein hakenförmiges Befestigungsteil, das umkehrbar an einer Drehachse an einem unteren Filterabteil montiert ist. Das gegenüberliegende Ende des Federclips besitzt ein Kopfteil mit einer abgerundeten Kante und einem nach oben weisenden Hebel. Das Kopfteil besitzt eine zweite Dicke, die größer ist als die erste Dicke. Es kann eine Kraft auf den Hebel ausgeübt werden, um die abgerundete Kante über einen Flansch an der Außenkante eines oberen Filterabteils zu schieben. Die Federklemme selbst kann wahlweise zwischen der verriegelten und der entriegelten Stellung bewegt werden. In der verriegelten Stellung verteilt sich die elastische Verformung der Federklemme über die Länge des bogenförmigen Armteils, während das Kopfteil zur Ausübung einer nach unten gerichteten Kraft das obere Abteil berührt und das Befestigungsteil eine nach oben gerichtete Kraft auf die Drehachse des unteren Abteils ausübt. In Kombination miteinander üben diese beiden Merkmale Kompressionsdruck auf Gehäuse und Dichtung aus. So wird das Dichtungsmaterial komprimiert, und Feinstaub enthaltende Luft wird beim Durchgang durch den Filter und Eintritt in den Motoreinlass gereinigt. Sollte die Federklemme beschädigt werden, kann der Haken aus der Drehachse genommen und einfach eine neue Federklemme anstatt der beschädigten Federklemme montiert werden. Weiterhin kann die Federklemme, da sie aus Kunststoff besteht, zur einfacheren Identifizierung auch eingefärbt werden, kann am Hebel angeformte ergonomische Merkmale besitzen und in einem Einschrittverfahren hergestellt werden. Der Herstellungsprozess für Federklemmen aus Kunststoffverbundmaterial ist vorteilhafter als das zum Produzieren von Metall-Federklemmen erforderliche Mehrschritt-Herstellungsverfahren, zu dem nach der Herstellung noch Vorgänge wie Entgraten, Härten und Korrosionsschutzbeschichtung kommen.
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Es ist dabei zu beachten, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die in der Detailbeschreibung weiter beschrieben sind. Sie soll nicht dazu dienen, wichtige oder notwendige Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu beschreiben, deren Umfang einzig durch die auf die Detailbeschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Sachverhalt nicht auf Implementierungen beschränkt, welche die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenlegung beschriebenen Nachteile beseitigen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 enthält ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeug-Luftreinigungssystems mit einer Federklemme.
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2 enthält die Federklemme des Fahrzeug-Luftreinigungssystems aus 1, die drehbar an einer Drehachse montiert ist.
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3a–3c enthalten eine Orthogonalprojektion des Federklemmenbeispiels aus 1 und 2, wobei die Federklemme ungefähr maßstabsgerecht ist.
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3d enthält eine isometrische Ansicht des Federklemmenbeispiels aus 1 und 2, wobei die Federklemme ungefähr maßstabsgerecht ist.
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Ausführliche Beschreibung
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Die folgende Beschreibung betrifft ein Luftreinigungssystem für ein Fahrzeug, wie z. B. einen Pkw, das zur Aufnahme von Luft aus der Atmosphäre, Filterung des Feinstaubs aus der Luft und Weitergabe der gereinigten Luft an den Lufteinlass des Motors ausgelegt ist. Das Luftreinigungssystem kann einen mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Lufteinlass, eine Drossel zur Regelung des Luftstroms durch den Lufteinlass, ein Filtergehäuse, das aus mindestens zwei Teilen besteht (einem ersten, am Lufteinlass aus der Atmosphäre angeschlossenen Abteil und einem zweiten, mit dem Auslass für gefilterte Luft verbundenen Filtergehäuseabteil), einem im Filtergehäuse angeordneten Filter, einer hauptsächlich den Filter umgebenden Dichtung, die zwischen den mindestens zwei Abteilen des Filtergehäuses liegt, mindestens einer einen Kompressionsdruck auf die Dichtung ausübenden Federklemme und einem Auslass für gefilterte Luft, der das Filtergehäuse mit einem Verbrennungsmotor verbindet. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Luftreinigungssystems ist in 1 gezeigt.
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In dieser Ausführung besitzt das Filtergehäuse zwei Teile, ein erstes Filterabteil und ein zweites Filterabteil. Erstes und zweites Filterabteil können am Außenumfang der beiden Gehäuse passgenau verbunden sein. Die Außenumfänge können jeweils einen Flansch besitzen, der axial vom Filtergehäuse verläuft. Der Filter kann an seinem Außenumfang zwischen den Außenumfängen des ersten und des zweiten Filterabteils gedichtet sein. Das erste Filterabteil kann mit dem Einlass für Luft aus der Atmosphäre verbunden sein und befindet sich daher auf der Seite des Filters mit ungefilterter Luft. Das zweite Filterabteil kann mit dem Auslass für Luft zur Versorgung des Motors verbunden sein und befindet sich daher auf der Seite des Filters mit gefilterter Luft. Das durch den Filter zum Motor strömende Luftvolumen ist durch Öffnen und Schließen der Drossel regelbar, die im Pfad des ungefilterten Lufteinlasses angeordnet sein kann.
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Der Filter kann zwischen den beiden Filtergehäusen gedichtet sein, um ein Eindringen ungefilterter Luft in den Motor zu verhindern. Zur Dichtung gehört der Filter, der aus komprimierbarem Material bestehen kann. Durch mindestens eine Federklemme kann Kompressionsdruck auf die Dichtung ausgeübt werden. Federklemmen bestehen aus Kunststoffverbundmaterial; in anderen Ausführungsbeispielen können Federklemmen jedoch auch aus jedem gewünschten elastischen Material hergestellt sein. Die mindestens eine Federklemme enthält ein hakenförmiges Teil, das umkehrbar an einer Drehachse am ersten Filtergehäuse montiert sein kann, ein Kopfteil, das den Flansch in der verriegelten Stellung am Außendurchmesser des zweiten Filterabteils berührt, einen sich vom Kopfteil erstreckenden Hebel sowie einen Armteil besitzt, der zwischen Befestigungsteil und Kopfteil einen Bogen beschreibt.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer an der Drehachse eines ersten Filterabteils montierten Federklemme gezeigt. Die Federklemme ist in der verriegelten Stellung abgebildet, wobei auf die Dichtung ein Kompressionsdruck ausgeübt wird. Die Federklemme kann in die entriegelte Stellung bewegt werden, wobei die Dichtung freigegeben wird, indem eine vom Filtergehäuse nach außen weisende Kraft auf den Hebel ausgeübt wird. In der entriegelten Stellung kann das zweite Filtergehäuse entfernt und der Filter vom Bedienungspersonal kontrolliert bzw. ausgetauscht werden.
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In 3a–3c ist eine Orthogonalprojektion der als Beispiel verwendeten Federklemme gezeigt, und 3d enthält eine isometrische Ansicht der Federklemme. Die Profilansicht der Federklemme in 3a zeigt das Befestigungsteil, den Arm, das Kopfteil und den Hebel sowie die relative Dicke aller Teile. Der Arm ragt gerade vom Befestigungsteil (Stiel des Hakens) heraus und beschreibt dann einen fortlaufend gekrümmten Bogen vom Haken bis zum Kopfteil. In Alternativ-Ausführungen kann der Arm einen fortlaufend gekrümmten Bogen vom Haken bis zum Kopfteil beschreiben. Der Hebel erstreckt sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung vom Kopfteil zum Hauptkörper der Klemme (Kopfteil, Armteil und Befestigungsteil). In diesem Ausführungsbeispiel kann das Kopfteil eine abgerundete Kante und eine größere Dicke als die anderen Teile der Federklemme besitzen.
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Solch eine Gestalt kann für eine Federklemme insofern vorteilhaft sein, als die Haltbarkeit der Federklemme verbessert und diese einfacher zu bedienen sein kann. Erhöhte Haltbarkeit kann mit dieser Gestalt z. B. deshalb erreicht werden, weil sich die elastische Verformung der Federklemme in der verriegelten Stellung über die Länge des Armteils verteilt. Während die Federklemme verriegelt ist, wird relativ wenig Kraft auf den Arm ausgeübt; dies mag insgesamt zu einer Erhöhung der Haltbarkeit beitragen. Weiterhin erlauben Montageort und Richtung des Hebels ein leichtes Bedienen des Hebels. Die abgerundete Kante des Kopfteils trägt ebenfalls zur leichten Bedienung bei, da es sich leicht über den Flansch des zweiten Filterabteils schieben lässt. Das Kopfteil kann eine höhere Materialstärke und weniger Flexibilität als die anderen Klemmenteile besitzen, da das Kopfteil dicker ist. Dies kann auch zur Haltbarkeit der Federklemme beitragen, da das Kopfteil direkt in Kontakt mit dem Flansch des zweiten Abteils ist und eine nach unten wirkende Kraft auf diesen ausübt. In einigen Ausführungen kann die Materialstärke der Federklemme weiter erhöht werden, indem eine Verstärkungsrippe zentral auf einer Außenwand des Arms angeordnet wird. Die Verhältnisse der Wanddicken zueinander für jedes Federklemmenteil können mithilfe von Konstruktionsberechnungen ermittelt werden.
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Zu weiteren Vorteilen können leichter Einbau und/oder Austausch der Federklemme bei deren Beschädigung gehören. Die Hakenform des Befestigungsteils ermöglicht z. B. ein einfaches Entfernen von der Drehachse durch Ausüben einer nach unten gerichteten Kraft auf eine freigegebene, beschädigte Federklemme. Eine neue Federklemme kann dann am Filterabteil angebracht werden, indem eine nach oben gerichtete Kraft zum Montieren des Hakenteils an der Drehachse ausgeübt wird. Des Weiteren kann die Federklemme, da sie aus Kunststoffverbundmaterial besteht, in einer leuchtenden Farbe wie signal- oder sicherheitsgelb hergestellt werden, sodass sie beim Fahrzeugservice leicht erkennbar ist.
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1 zeigt ein Luftreinigungssystem 100 für ein mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstetes Fahrzeug. Die Richtung des Luftstroms ist durch Pfeilumrisse angezeigt. Durchgehend gezeichnete Pfeilumrisse zeigen den Luftstrom außerhalb von Luftreinigungssystem 100, während gestrichelt gezeichnete Pfeilumrisse den Luftstrom innerhalb von Luftreinigungssystem 100 bezeichnen. Eine Drossel (nicht abgebildet) kann vor Lufteinlasskanal 102 im Pfad des Luftstroms angeordnet sein. Ein Öffnen der Drossel kann den Luftstrom erhöhen, während das Schließen der Drossel den Luftstrom verringern kann. Ungefilterte Luft kann von Lufteinlasskanal 102 durch Filtergehäuse 104 fließen, in dem die Luft durch einen Filter (nicht abgebildet) von Feinstaub gereinigt wird. Die gefilterte Luft kann dann durch Luftauslasskanal 106 zum Motor geleitet werden. In einem Beispiel ist Lufteinlasskanal 102 am Einbauort der Drossel direkt offen zur Atmosphäre. In einem weiteren Beispiel kann der Lufteinlasskanal 102 für ungefilterte Luft durch eine zusätzliche Rohr- oder Schlauchleitung mit der Atmosphäre verbunden sein, und Drosselköper und/oder Einlasskrümmer sind in der zusätzlichen Rohr- oder Schlauchleitung angeordnet. Auf ähnliche Weise kann der Luftauslasskanal 106 für gereinigte Luft direkt mit dem Einlasskrümmer des Motors (nicht abgebildet) oder, in einer anderen Ausführungsform, indirekt durch zusätzliche Rohr- oder Schlauchleitung (nicht abgebildet) angeschlossen sein.
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Filtergehäuse 104 ist mit Lufteinlasskanal 102 durch Befestigungsmerkmal 108 verbunden. Im gegenwärtigen Beispiel sind drei Befestigungsmerkmale an einer ersten Seite von Fahrzeug-Luftreinigungssystem 100 gezeigt. Es versteht sich, dass Fahrzeug-Luftreinigungssystem 100 mehr oder weniger Befestigungsmerkmale auf der ersten Seite besitzen kann. In gleicher Weise kann eine zweite, der ersten gegenüberliegende Seite zusätzliche Befestigungsmerkmale (nicht abgebildet) besitzen. Die zusätzlichen Befestigungsmerkmale können symmetrisch oder asymmetrisch zu Befestigungsmerkmalen 108 sein. Befestigungsmerkmale 108 können weiterhin mit dem Fahrzeugkörper (nicht abgebildet) oder anderen Fahrzeugteilen zur Stabilisierung der Lage des Filtersystems innerhalb des Fahrzeugs durch Halterungen verbunden sein.
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Filtergehäuse 104 umfasst ein erstes Filterabteil 120, das an ein zweites Filterabteil 130 angrenzt. Jedes erste Filterabteil 120 und zweite Filterabteil 130 ist im Allgemeinen würfelförmig; in Alternativ-Ausführungsformen können jedoch sonstige Filtertabteilformen möglich sein, ohne vom Umfang dieser Anmeldung abzuweichen. Erstes Filterabteil 120 und zweites Filterabteil 130 können passgenau verbunden sein, sodass sie einen inneren Hohlraum von Filtergehäuse 104 bilden. Ein Filter (nicht abgebildet) kann im Hohlraum zwischen den beiden Abteilen angeordnet sein, der den Hohlraum im Wesentlichen in zwei kleinere Hohlräume unterteilt. Ein erster Hohlraum kann sich im ersten Filterabteil 120 befinden und als die „schmutzige” Seite des Filters betrachtet werden, da er ungefilterte Luft enthält. Ein zweiter Hohlraum kann im zweiten Filterabteil 130 liegen und als die „saubere” Seite des Filters betrachtet werden, da er gefilterte Luft enthält.
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Der Filter kann aus Fasermaterial wie z. B. Schaumstoff, Papier, gesponnenen Glasfasern oder einem synthetischen Filtermedium bestehen. Nach einer vorher festgelegten Nutzungsdauer kann der Filter mit Fremdkörpern oder sonstigem Feinstaub angefüllt sein und ausgetauscht werden.
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Luftmassenstromsensor 110 kann operativ mit oberem Filterabteil 130 verbunden sein. Mithilfe von Luftmassenstromsensor 110 kann die in den Motor strömende Luftmasse bestimmt werden. Es kann ein Signal von Luftmassenstromsensor 110 an das elektronische Steuergerät des Motors (nicht abgebildet) gesandt werden. Das elektronische Steuergerät kann dann z. B. das Öffnen und Schließen der Drossel zur Regelung der zum Motor gelangenden Luftmenge steuern. Bei Luftmassenstromsensor 110 kann es sich um einen Treibschieber-, Hitzdraht- oder sonstige Luftmassenstromsensor-Bauart handeln.
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In dem Ausführungsbeispiel in 1 besitzt das erste Filterabteil 120 vier Wände 136 (nur zwei in 1 gezeigt), welche die vier Seiten der allgemeinen Würfelform bestimmen. Der Querschnitt der Wände 126 kann generell quadratisch sein. Die vier Wände 136 verlaufen senkrecht zu Lufteinlasskanal 102. Eine erste offene Seite vom unteren Filterabteil 120 (nicht abgebildet) kann ohne Wand ausgebildet und im Wesentlichen zu Lufteinlasskanal 102 offen sein, sodass ungefilterte Luft vom Lufteinlasskanal 102 zu Filtergehäuse 104 gelangt. In Alternativ-Ausführungsformen kann das erste Filterabteil in diesem Bereich eine Wand haben. In diesem Beispiel kann das erste Filterabteil eine Wand haben, die senkrecht zu den vier Wänden 136 und axial zu Lufteinlasskanal 102 verläuft. Lufteinlasskanal 102 kann dann mit einer der vier Wände 136 verbunden sein, sodass ungefilterte Luft in Filtergehäuse 104 strömt.
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In dem Ausführungsbeispiel in 1 ist das erste Filterabteil 120 im Wesentlichen offen/ohne Wand auf der zweiten offenen, der ersten gegenüberliegenden Seite. Die zweite offene Seite des ersten Filterabteils 120 kann durch einen Randbereich definiert werden, zu dem erster Flansch 122 gehört. Erster Flansch 122 erstreckt sich aus dem inneren Hohlraum des unteren Filterabteils 120 und verläuft senkrecht zu den Wänden 136. Erster Flansch 122 ist passgenau mit zweitem Flansch 132 im Randbereich des zweiten Filterabteils 130.
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In dieser Ausführungsform erstreckt sich zweiter Flansch 132 aus dem inneren Hohlraum des zweiten Filterabteils 130 und bestimmt einen Randbereich des zweiten Filterabteils 130. Damit das zweite Filterabteil 130 in Verbindung mit dem ersten Filterabteil 120 einen inneren Hohlraum von Filtergehäuse 104 bildet, kann das zweite Filterabteil 130 eine dritte offene Seite besitzen, die offen/ohne Wand und vom zweiten Flansch 132 umgeben ist. Zweiter Flansch 132 ist im Wesentlichen senkrecht zu den vier Wänden 136 (nur zwei in 1 gezeigt). Wände 136 bestimmen vier Seiten des generell würfelförmigen zweiten Filterabteils 130. Ein Querschnitt der Wände 136 kann generell quadratisch sein. Luftauslasskanal 106 ist mit zweitem Filterabteil 130 durch eine Öffnung in einer der Wände 136 verbunden. Wand 138 bestimmt eine Seite, die der dritten offenen Seite gegenüberliegt und im Wesentlichen senkrecht zu den Wänden 136 verläuft.
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Die komprimierbare Dichtung 140 ist zwischen dem ersten Flansch 122 und dem zweiten Flansch 132 angeordnet. Die komprimierbare Dichtung 140 kann im Wesentlichen den zwischen dem unteren Filterabteil 120 und dem oberen Filterabteil 130 angebrachten Filter umgeben. Die komprimierbare Dichtung 140 kann aus einem komprimierbaren Material wie Elastomer, Urethan oder Filz bestehen oder es kann sich im Fall synthetischen Filtermaterials einfach um eine geformte Fläche im Filtermaterial handeln.
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Zum Ausüben von Kompressionsdruck auf die komprimierbare Dichtung 140 kann jeweils eine Kraft auf das erste Filterabteil 120 und das zweite Filterabteil 130 dergestalt ausgeübt werden, dass die Dichtung zwischen dem ersten Flansch 122 und dem zweiten Flansch 132 komprimiert wird. Im gegenwärtigen Beispiel sind zwei Federklemmen 150a und 150b vorgesehen und drehbar mit dem ersten Filterabteil 120 mit den Befestigungsmerkmalen 124a und 124b verbunden. In Alternativ-Ausführungsformen können mehr oder weniger Federklemmen vorgesehen werden, bzw. Federklemmen können drehbar mit dem zweiten Filterabteil verbunden sein.
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Die Federklemmen 150a und 150b können wahlweise zwischen einer verriegelten und eine entriegelten Stellung hin und her gedreht werden. Federklemme 150a ist weiterhin in 2 und 3a–d gezeigt und hat denselben generellen Aufbau wie Federklemme 150b. Es versteht sich, dass Filtergehäuse 104 in Alternativ-Ausführungsformen eine Kombination von Federklemmen-Konstruktionen enthalten kann. In 1 sind die Federklemmen 150a und 150b in der verriegelten Stellung gezeigt, wobei ein Kopfteil 202 über den zweiten Flansch 132 (in 2 gezeigt) gedreht ist und an eine Oberfläche vom zweiten Flansch 132 angrenzt. Ein Hebel 204 erstreckt sich von Kopfteil 202, und Bedienpersonal kann eine Kraft F1 auf den Hebel ausüben, um Federklemme 150a in die entriegelte Stellung zu drehen. Mit einer Gegenkraft F2 kann die Federklemme 150a in die verriegelte Stellung gebracht werden. Der Hebel 204 kann als Option eine Griffkugel 240 besitzen. Die Griffkugel 240 kann ergonomisch eine Verbesserung darstellen, durch die sich der Hebel vom Bedienpersonal leichter betätigen lässt.
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Federklemme 150a ist als an eine Drehachse 210 von Befestigungsmerkmal 124a montiert abgebildet. Befestigungsmerkmal 124a befindet sich außen auf einer der Wände 126 des ersten Filterabteils 120. Drehachse 210 ist zwischen zwei parallelen Stützgliedern 212 angebracht. Ein zentraler Steg 214 ist zwischen und parallel zu den Stützgliedern 212 angebracht. Der zentrale Steg 214 ist mit einem zentralen Bereich der Drehachse 210 verbunden. Der zentrale Steg 214 kann zusätzliche Stabilität und Abstützung für Drehachse 210 darstellen. In einer Alternativ-Ausführungsform können zusätzliche Stege die Drehachse abstützen oder der zentrale Steg kann ausgelassen werden. In einer weiteren Alternativ-Ausführungsform kann die Drehachse mit einer offenen und eingeschnittenen Aufnahme für ein Verriegelungsteil am ersten Filterabteil versehen sein.
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Befestigungsteil 208 ist drehbar an Drehachse 210 montiert. Befestigungsteil 208 besitzt eine mittige Lücke 216. Die mittige Lücke 216 nimmt den zentralen Steg 214 auf. In einer Alternativ-Ausführungsform, in der mehr Stege vorgesehen sind, kann das Befestigungsteil weitere Lücken zur Aufnahme der Stege enthalten. Weiterhin kann in einer Ausführungsform, in der kein zentraler Steg vorgesehen ist, die mittige Lücke weggelassen werden.
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Der zweite Flansch 132 ist in 2 als gestrichelte Linie dargestellt. Kontaktlinie 220 (in den 2-D-Figuren als einzelner Punkt gezeigt) zwischen Kopfteil 202 und zweitem Flansch 132 ist in 2 auch gezeigt. An der Kontaktlinie 220 kann Kopfteil 202 am zweiten Flansch angrenzen und in diesen gepresst werden. Diese Angrenzung kann in der verriegelten Stellung durch eine Kraft F3 aufrechterhalten werden, die Kopfteil 202 in den zweiten Flansch 132 schiebt. Kraft F3 kann durch die elastische Verformung von Arm 206 geliefert werden.
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Detaillierter beschrieben beträgt der Abstand zwischen der Kontaktlinie 220 und der Drehachse 210 den Wert D1. Der Abstand zwischen Kopfteil 202 und einem Befestigungsteil 208 hat den Wert D2 (in 3a gezeigt), wenn sich Federklemme 150a in der entriegelten Stellung befindet. D2 ist kleiner als D1. In der verriegelten Stellung kann der Arm 206 gedehnt/elastisch verformt werden, um den Abstand zwischen Kopfteil 202 und Befestigungsteil 208 zu vergrößern. Weiterhin kann die komprimierbare Dichtung 140 nach Ausübung der Kompressionskraft verdichtet werden, um den Abstand zwischen Kontaktlinie 220 und Drehachse 210 zu verringern. Daher ist im verriegelten Zustand D1 im Wesentlichen gleich D2.
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In der entriegelten Stellung besitzt Arm 206 eine erste Biegung. In der verriegelten Stellung hat Arm 206 eine zweite Biegung, die geringer als die erste Biegung sein kann. Die elastische Verformung von Arm 206 liefert die Kraft F3 und erhält die luftdichte Kompression der komprimierbaren Dichtung 140 aufrecht. Daher kann Luft, die durch den Lufteinlasskanal 102 und das erste Filterabteil 120 strömt, durch den Filter in das zweite Filterabteil 130 und Luftauslasskanal 106 gepresst werden und kann nicht durch den passgenauen Bereich des ersten Flansches 122 und des zweiten Flansches 132 entweichen.
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Eine Profilansicht von Federklemme 150a befindet sich in 3a. Darin stellt Arm 206 einen fortlaufend geschwungenen Bogen dar, der bei Kopfteil 202 beginnt und sich bis zu Stiel 218 von Befestigungsteil 208 fortsetzt. Die geschwungene Konfiguration von Arm 206 kann vorteilhaft sein, da sich dadurch die elastische Verformung gleichmäßig über den Bogen verteilt anstatt auf einen begrenzten Bereich des Arms. Der Arm 206 kann als Option eine Verstärkungsrippe 230 besitzen, die sich zentral auf einer außen gelegenen Biegung des Arms befindet. Verstärkungsrippe 230 kann der Federklemme zusätzliche Materialfestigkeit verleihen.
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Wie ebenfalls in 3a gezeigt, besitzt Kopfteil 202 eine Dicke D3. Andere Teile von Federklemme 150a (Arm 206, Befestigungsteil 208, Stiel 218 und Hebel 204) haben eine Dicke D4. D3 ist größer als D4, und das Kopfteil kann daher eine höhere Materialfestigkeit und Steifigkeit als die anderen Teile von Federklemme 150a besitzen. In der vorzuziehenden Ausführungsform ist D3 ca. doppelt so groß wie D4. In Alternativ-Ausführungsformen kann D3 jedoch mehr oder weniger als doppelt so groß wie D4 sein.
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Da das Kopfteil an Kontaktlinie 220 direkt eine Kraft auf den zweiten Flansch ausübt, kann eine höhere Materialfestigkeit des Kopfteils vorteilhaft sein. Diese Merkmale können Haltbarkeit und Lebensdauer der Federklemme insgesamt steigern. Es versteht sich, dass ein Kombinieren dieser Merkmale in Alternativ-Ausführungsformen nicht erforderlich ist. In Alternativbeispielen kann eine Federklemme entweder einen gebogenen Arm oder ein breiteres Kopfteil haben und immer noch den Vorteil gesteigerter Haltbarkeit und Lebensdauer bieten. Weiterhin kann die Dicke des Hebels größer sein, sodass die Dicke des Hebels im Wesentlichen der des Kopfstücks gleicht.
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Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform aus 3a und 3d ist der abgerundete Rand 226 von Kopfteil 202. Der abgerundete Rand 226 ist der Bereich von Kopfteil 202, der an Kontaktlinie 220 beteiligt ist (in den 2-D-Figuren ist nur ein einziger Kontaktpunkt gezeigt) und direkt den zweiten Flansch 132 berührt. Durch die Rundform des abgerundeten Randes 226 lässt sich Kopfteil 202 leichter über den zweiten Flansch 132 schieben, wenn er zwischen der verriegelten und entriegelten Stellung hin und her geschoben wird.
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Die vorgeschlagene Federklemme kann sogar noch einen weiteren Vorteil dadurch haben, dass sie bei Beschädigung oder Bruch leicht austauschbar ist. Wie in 3a und 3d gezeigt, ist Befestigungsteil 208 im Allgemeinen hakenförmig. Befestigungsteil 208 besitzt eine Lücke 222 mit einer Abmessung D5. Befestigungsteil 208 besitzt außerdem im Allgemeinen einen kreisförmigen Ausschnitt 224 mit einer Abmessung D6. D6 kann im Wesentlichen dem Durchmesser der Drehachse 210 entsprechen. D5 ist kleiner als D6, und daher ist die Abmessung von Lücke 222 kleiner als der Drehachsen-Durchmesser.
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Befestigungsteil 208 kann dadurch auf Drehachse 210 montiert werden, dass eine Kraft F4 ausgeübt wird, die groß genug ist, um den Haken zum Durchbiegen zu bringen, und Lücke 222 kann sich erweitern, sodass D5 im Wesentlichen gleich D6 wird. Bei fortgesetzter Anwendung der Kraft F4 kann sich Lücke 222 um Drehachse 210 herum schließen, und D5 kann auf seine ursprüngliche Abmessung zurückgehen. Drehachse 210 kann generell im Allgemeinen den kreisförmigen Raum 224 füllen. Dadurch kann Federklemme 150a an Drehachse 210 befestigt und um Drehachse 210 drehbar werden. Federklemme 150a kann daher von der entriegelten in die verriegelte Stellung bewegt werden.
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Bei Beschädigung kann Federklemme 150a vorteilhaft von Drehachse 210 entfernt werden, indem Gegenkraft F5 angewendet wird, wenn sich Federklemme 150a in der entriegelten Stellung befindet. Weiterhin ist Federklemme 150a leicht installierbar. In Alternativ-Ausführungsformen kann das Befestigungsteil eine Öffnung enthalten, in der ein Stift entweder durch Angießen oder Einsetzen nach dem Gießen der Federklemme angebracht werden kann. In weiteren Alternativ-Ausführungsformen kann das Hakenteil der Federklemme einen angegossenen Stift besitzen. In dieser Ausführungsform kann der Stift später am unteren Filtergehäuse befestigt werden. In diesen Alternativ-Ausführungsformen ist der Stift die Drehachse.
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Federklemme 150a besteht aus Kunststoffverbundmaterial. Die Federklemme kann aus einem oder mehreren der folgenden Materialien bestehen: Nylon 66, PBT, Acetal, Polypylen, PET, PPS bzw. sonstige geeignete Harz- oder Verbundmaterialien. Das Verbundmaterial kann zusätzlich ein Füllmaterial enthalten, wie z. B. 10–40% Glasfaserfüllung. Die Federklemme selbst ist leicht gießbar und preiswert herstellbar. Weiterhin erfordert die Federklemme kein Biegen, Entgraten, Härten oder Antikorrosions-beschichten wie dies bei der Herstellung von Metall-Federklemmen möglich ist. Des Weiteren sind in einigen Ausführungsformen ergonomische Merkmale leicht beim Gießen der Federklemme hinzuzufügen, wie z. B. ein ununterbrochener Steg auf dem Hebel, der es verhindert, dass die Finger des Bedienpersonals vom Hebel abrutschen, während die Federklemme zwischen der verriegelten und unverriegelten Stellung hin und her bewegt wird.
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Das Kunststoffverbundmaterial kann farbig sein, wie z. B. signal- oder sicherheitsgelb oder -orange. In diesem Beispiel, in dem die Federklemme eine leuchtende Farbe hat, kann das Bedienpersonal die Federklemme am Fahrzeug schnell auffinden und den Service beschleunigen. Es kann ein Servicehandbuch mit dem Fahrzeug geliefert werden, das partielle Anweisungen zur farblichen Identifizierung von Federklemmen und Bedienungsanweisungen für Federklemmen enthält. In Alternativ-Ausführungsformen kann das Kunststoffverbundmaterial andere Farben haben wie z. B. schwarz.
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Die obige Beschreibung charakterisiert eine Federklemme für ein Fahrzeug-Luftreinigungssystem. Die Federklemme kann die Vorteile verlängerter Haltbarkeit und Lebensdauer im Vergleich zu zuvor beschriebenen Federklemmen haben. Die Federklemme ist bei Beschädigung leicht austauschbar und vom Benutzer einfach zu bedienen. Des Weiteren kann die Federklemme farbig sein, um entweder zur Identifizierung der Federklemme oder dem Aussehen unter der Haube beizutragen.
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Es versteht sich, dass die hierin offengelegten Konfigurationen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in beschränkender Hinsicht zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. So kann die obige Technologie z. B. auf verschiedene Fahrzeugarten angewendet werden, wie Pkw und Lkw. In einem weiteren Beispiel ist die Technologie auf ein Hybridfahrzeug oder ein Fahrzeug nur mit einem Verbrennungsmotor anwendbar. Der Gegenstand dieser Offenlegung umfasst alle neuartigen und nicht-offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hierin offengelegten Merkmale, Funktionen bzw. Eigenschaften.
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Die folgenden Patentansprüche weisen insbesondere auf bestimmte, als neuartig und nicht-offensichtlich betrachtete Kombinationen und Unterkombinationen hin. Diese Ansprüche können sich auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder Äquivalente davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie ein oder mehrere solcher Elemente einschließen und zwei oder mehrere solche Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offengelegten Merkmale, Funktionen, Elemente bzw. Eigenschaften können durch Ergänzung der gegenwärtigen Ansprüche oder durch Vorstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche – seien diese umfassender, enger, gleich oder unterschiedlich im Umfang als die ursprünglichen Ansprüche – werden auch als im Gegenstand der gegenwärtigen Offenlegung enthalten betrachtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0043367 A1 [0003]
