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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Flachfilterelement eines Filters für Fluide, insbesondere Luft, Kraftstoff, Öl oder Wasser, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filtermedium mit einer anströmseitigen Rohseite und einer abströmseitige Reinseite und mit einem Elementdichtungsabschnitt, welcher das Filtermedium an der Rohseite, der Reinseite oder zwischen der Rohseite und der Reinseite umfangsmäßig geschlossen umgibt, zur Anlage einer Dichtungseinrichtung zum Abdichten der Rohseite gegen die Reinseite bei einer Anordnung des Flachfilterelements in einem Filtergehäuse des Filters.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Filter für Fluide, insbesondere Luft, Kraftstoff, Öl oder Wasser, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Flachfilterelement, mit einem Filtermedium mit einer anströmseitigen Rohseite und einer abströmseitige Reinseite und mit einem Elementdichtungsabschnitt, welcher das Filtermedium an der Rohseite, der Reinseite oder zwischen der Rohseite und der Reinseite umfangsmäßig geschlossen umgibt, zur Anlage einer Dichtungseinrichtung zum Abdichten der Rohseite gegen die Reinseite bei einer Anordnung des Flachfilterelements in einem Filtergehäuse des Filters.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Stützeinrichtung eines Filters für Fluide, insbesondere Luft, Kraftstoff, Öl oder Wasser, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Ein vom Markt her bekannter Luftfilter einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs weist ein Filtergehäuse auf, in dem ein Flachfilterelement angeordnet ist. Das Filtergehäuse weist einen Filtertopf und eine von dem Filtertopf trennbare Filterhaube auf. Das Flachfilterelement umfasst ein zu einem Filterbalg zickzackförmig gefaltetes Filtermedium. Der Filterbalg hat etwa die Form eines Quaders. Bei Flachfilterelementen sind die Filtermedien nicht geschlossen, das heißt, Stirnfalten sind ebenso wie Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Im Unterschied dazu sind bei Rundfilterelementen die Filtermedien geschlossen, das heißt ihre Stirnfalten sind miteinander verbunden. Die Stirnfalten sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalgs. Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalgs begrenzen. Die Stirnkanten des Filterbalgs sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalgs verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium gefaltet ist. Bei dem zickzackförmig gefalteten, quaderförmigen Filterbalg sind die Stirnränder und die Faltkanten gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. An einem eine Anströmseite umgebenden Dichtrand des Filterbalges ist eine Dichtung aus Polyurethan (PUR) angeordnet. Die Dichtung umgibt die Anströmseite bezüglich einer gedachten Mittelachse des Dichtrandes umfangsmäßig geschlossen. Die Dichtung überragt den Filterbalg bezüglich der Mittelachse radial außen. Das Flachfilterelement ist bezüglich der Mittelachse axial in den Filtertopf eingelegt. Der Filtertopf weist eine Dichtfläche auf, welche sich bezüglich der Mittelachse radial nach außen erstreckt und auf der eine Seite der Dichtung des Flachfilterelements in axialer Richtung dicht anliegen kann. Die Filterhaube weist ebenfalls eine Dichtfläche auf, welche sich bezüglich der Mittelachse radial nach außen erstreckt. Bei montierter Filterhaube liegt deren Dichtfläche in axialer Richtung dicht an der der Dichtfläche des Filtertopfs gegenüberliegenden Seite der Dichtung an. Die Dichtung des Flachfilterelements ist dann zwischen den Dichtungsflächen der Filterhaube und der Dichtfläche des Filtertopfs dicht eingespannt. Auf diese Weise dichtet die Dichtung eine anströmseitige Rohseite des Flachfilterelements von einer abströmseitigen Reinseite ab. Am Filterkopf und an der Filterhaube ist also jeweils eine Dichtfläche erforderlich. Die beiden Dichtflächen müssen so angeordnet sein, dass sie zum Einpressen der Dichtung zusammenwirken können.
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Der Aufgabe liegt die Erfindung zugrunde, ein Flachfilterelement, einen Filter und eine Stützeinrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem/der ein Aufwand zur Realisierung einer Abdichtung der Rohseite gegen die Reinseite verringert werden kann. Insbesondere soll ein Aufwand an erforderlichen Dichtflächen reduziert werden. Ferner soll ein Eindringen von Falschluft verhindert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper, der sich zum Positionieren und Halten wenigstens der Dichtungseinrichtung in dem Filtergehäuse einerseits wenigstens an der Dichtungseinrichtung und andererseits an dem Filtergehäuse abstützen kann.
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Erfindungsgemäß ist also wenigstens ein Stütz-/Positionierkörper vorgesehen, welcher an dem Flachfilterelement angeordnet ist und mit dem die Dichtungseinrichtung im Filtergehäuse positioniert und gehalten wird. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper kann dabei fest oder trennbar an dem Flachfilterelement, insbesondere dem Filtermedium, angeordnet sein. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper übernimmt dabei die Stützfunktion einer der gehäuseseitigen Dichtflächen des aus dem Stand der Technik bekannten Filters. Auf diese Weise kann auf diese gehäuseseitige Dichtfläche verzichtet werden. Mit dem wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper kann die Dichtungseinrichtung in einer optimalen Position in dem Filtergehäuse gehalten werden. Vorteilhafterweise kann mit dem wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper zusätzlich das gesamte Flachfilterelement in einer optimalen Position in dem Filtergehäuse gehalten werden. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper kann als Gegenlager dienen, um die Dichtungseinrichtung gegen eine entsprechende Gehäusedichtfläche des Filtergehäuses drücken zu können. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper kann sich mit seiner dem Elementdichtungsabschnitt abgewandten Seite seinerseits gegen das Gehäuse abstützen. Der Elementdichtungsabschnitt kann vorteilhafterweise ein die Rohseite oder die Reinseite des Filtermediums, insbesondere eines Filterbalges, umgebender Rand sein. Alternativ kann der Elementdichtungsabschnitt sich zwischen der Rohseite und der Reinseite des Filtermediums befinden. Eine entsprechende Abstützstelle des Gehäuses befindet kann dabei separat von der Gehäusedichtungseinrichtung, insbesondere von dieser entfernt, sein. Vorteilhafterweise kann die Dichtungseinrichtung wenigstens eine Dichtung aufweisen, welche sich an dem Elementdichtungsabschnitt und einem entsprechenden Gehäusedichtfläche des Filtergehäuses abstützen kann. Die Dichtungseinrichtung kann auch eine Kombination aus mehreren Dichtungen aufweisen, von denen eine sich gegen den Elementdichtungsabschnitt und die andere sich gegen die Gehäusedichtfläche abstützen kann. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtung aus PUR sein. PUR-Dichtungen sind elastisch und können einfach zusammengepresst werden. Auf diese Weise kann die Dichtwirkung erhöht werden. Ferner können Dichtungen aus PUR einfach realisiert werden. Insbesondere kann eine PUR-Dichtung einfach an den Elementdichtungsabschnitt des Filtermediums angespritzt oder angeschäumt werden. Die wenigstens eine Dichtung kann vorteilhafterweise eine Dichtungslippe aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Dichtungseinrichtung wenigstens eine axial zu ihrer Dichtungsmittelachse wirkende Dichtung, eine so genannte Axialdichtung, aufweisen. Die Axialdichtung kann sich mit einer Seite dicht gegen die Gehäusedichtfläche des Filtergehäuses abstützen. Zusätzlich oder alternativ kann die Dichtungseinrichtung eine radial zur Mittelachse wirkende Dichtung, eine Radialdichtung, aufweisen. Die Radialdichtung kann entsprechend in radialer Richtung gegen eine entsprechende Gehäusedichtfläche des Filtergehäuses abdichten. Die wenigstens eine Dichtung kann auch als radial und axial wirkende Dichtung ausgestaltet sein. Bei der Dichtungsmittelachse handelt es sich um eine gedachte Achse, welche bei montierter Dichtungseinrichtung eine Anströmseite und eine Abströmseite des Filtermediums durchquert. Im Fall, dass die Dichtung ein rechteckiges Profil hat und in einer Ebene verläuft, entspricht die Dichtungsmittelachse einer gedachten Achse durch den Mittelpunkt dieses rechteckigen Profils. Im Fall, dass der Elementdichtungsabschnitt ein rechteckiges Profil hat und in einer Ebene verläuft, entspricht die Elementmittelachse einer gedachten Achse durch den Mittelpunkt dieses rechteckigen Profils. Die Elementmittelachse durchkreuzt die Anströmseite und die Abströmseite des Filtermediums. Die Dichtungsmittelachse und/oder die Elementmittelachse können mit einer Mittelachse des Filters zusammenfallen oder diese realisieren. Bei der Mittelachse des Filters kann es sich auch um eine Einbauachse handeln, entlang der das Flachfilterelement in das Filtergehäuse eingebaut werden kann. Die Dichtungseinrichtung kann fest mit dem Elementdichtungsabschnitt des Flachfilterelements verbunden sein. Es kann auch eine Dichtungseinrichtung vorgesehen sein, die lösbar an dem Elementdichtungsabschnitt angeordnet werden kann. Der Elementdichtungsabschnitt kann hierzu eine entsprechende Elementdichtfläche aufweisen, an der die Dichtungseinrichtung dicht anliegen kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Dichtungseinrichtung fest oder lösbar mit dem wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper verbunden sein. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper wenigstens ein längliches Stützbein aufweisen, welches platzsparend in dem Filtergehäuse angeordnet werden kann. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper die Dichtungseinrichtung direkt oder indirekt abstützen. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper kann so eine Stützkraft von einem entsprechenden Anschlag des Filtergehäuses direkt an die Dichtungseinrichtung übertragen. Vorteilhafterweise können umfangsmäßig verteilt mehrere Stütz-/Positionierkörper angeordnet sein, die ihre Abstützkräfte jeweils auf die Dichtungseinrichtung und/oder den Elementdichtungsabschnitt übertragen können.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper sich wenigstens axial zu einer Mittelachse des Filters erstrecken. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper kann sich vorteilhafterweise an einem entsprechenden Anschlag auf einer der Dichtungseinrichtung gegenüberliegenden Seite des Gehäuses abstützen. Der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper kann so die Dichtungseinrichtung gegen die Gehäusedichtfläche des Filtergehäuses pressen. Auf diese Weise kann eine Kraftübertragung auf die Dichtungseinrichtung verbessert werden. Ferner kann so eine Kompression der Dichtungseinrichtung zwischen dem wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper und der Gehäusedichtfläche verbessert werden. Außerdem kann so mithilfe des wenigstens einen Stütz-/Positionierkörpers die Dichtungseinrichtung präzise und sicher im Filtergehäuse positioniert und gehalten werden. Der wenigstens eine Anschlag für den wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper im Filtergehäuse kann an einem Boden des Filtergehäuses, insbesondere eines Filtertopfs, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch entsprechende Anschläge insbesondere in Form von Vorsprüngen an Seitenwänden des Filtergehäuses angeordnet sein, auf die der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper aufgestellt werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper das Filtermedium wenigstens auf einer Seite axial zu einer Mittelachse des Filters betrachtet überragen. Auf diese Weise kann ein entsprechender Anschlag für den wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper in dem Filtergehäuse zu dem Filtermedium beabstandet sein. So kann sich vorteilhafterweise der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper an einer Gehäusewand abstützen, die dem Filtermedium gegenüberliegt und die mit der entsprechenden Seite, nämlich der Abströmseite oder Anströmseite, des Filtermediums einen Auslassraum oder Einlassraum für das Fluid begrenzt.
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Vorteilhafterweise können wenigstens zwei Stütz-/Positionierkörper vorgesehen sein, die axial zu einer Mittelachse des Filters betrachtet unterschiedliche Ausdehnungen haben. Auf diese Weise können sich die wenigstens zwei Stütz-/Positionierkörper an entsprechenden Anschlägen des Filtergehäuses abstützen, welche sich in unterschiedlichen Abständen zum Filtermedium befinden können. So können auch unterschiedliche bezüglich der Mittelachse axiale Ausdehnungen des Filtergehäuses kompensiert werden. Vorteilhafterweise können sich die wenigstens zwei Stütz-Positionierkörper so an einer abgestuften Wand, insbesondere einem abgestuften Boden, des Filtergehäuses abstützen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein umlaufender Stützrahmen wenigstens für die Dichtungseinrichtung vorgesehen sein, gegen den sich der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper abstützen kann. Vorteilhafterweise kann der Stützrahmen in die Dichtungseinrichtung integriert, insbesondere in wenigstens eine Dichtung eingebettet, sein. Bevorzugt kann der Stützrahmen aus Kunststoff sein. Er kann auch aus einem andersartigen Material sein. Der Stützrahmen kann vorteilhafterweise mit Dichtungsmaterial umgossen, umspritzt oder umschäumt sein. Bevorzugt können der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper und der Stützrahmen fest miteinander verbunden, bevorzugt in einem Stück, sein. Mit dem Stützrahmen kann die Dichtungseinrichtung umfangsmäßig stabilisiert werden. Anpresskräfte des wenigstens einen Stütz-/Positionierkörpers können mit dem Stützrahmen umfangsmäßig gleichmäßig auf die Dichtungseinrichtung verteilt werden. So kann die gleichmäßige umfangsmäßige Abdichtung verbessert werden. Der Stützrahmen kann vorteilhafterweise zusätzlich das Filtermedium abstützen und/oder stabilisieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Flachfilterelement austauschbar in dem wenigstens zweiteiligen Filtergehäuse angeordnet werden. Auf diese Weise kann das Flachfilterelement bei Bedarf, insbesondere zu Wartungszwecken oder zur Reinigung, einfach aus dem Filtergehäuse entnommen werden. Ein wenigstens zweiteiliges Filtergehäuse kann einfach geöffnet werden, indem die Gehäuseteile wenigstens teilweise voneinander getrennt werden. Vorteilhafterweise kann bei dem Trennen der wenigstens zwei Gehäuseteile eine Montageöffnung freigegeben werden, in die das Flachfilterelement entlang der Einbauachse, vorzugsweise axial zu der Elementmittelachse, eingebaut werden kann. Vorteilhafterweise kann das Filterelement so in dem wenigstens zweiteiligen Filtergehäuse angeordnet sein, dass sich der wenigstens eine Stütz-/Positionierkörper mit einer dem Elementdichtungsabschnitt abgewandten Seite gegen eines der Gehäuseteile abstützt und die Gehäusedichtfläche des Filtergehäuses an einem anderen der wenigstens zwei Gehäuseteile angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann das Filtergehäuse einen Gehäusetopf und eine Gehäusehaube aufweisen. Eine Gehäusedichtfläche kann vorteilhafterweise eine anströmseitige oder abströmseitige Filterfläche des Filtermediums radial zur Elementmittelachse überragen. Auf diese Weise können die Außenabmessungen des Filtergehäuses, insbesondere in Bereichen, in denen die Filterfläche aufgrund von dort angeordneten Dichtungen oder Verklebungen ohnehin nicht durchströmt werden kann, verjüngt sein. Auf diese Weise kann ein für den Filter erforderlicher Einbauraum verringert werden.
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Die technische Aufgabe wird ferner bei dem Filter gelöst durch wenigstens einen Stütz-/Positionierkörper, der sich zum Positionieren und Halten wenigstens der Dichtungseinrichtung in dem Filtergehäuse einerseits wenigstens an der Dichtungseinrichtung und andererseits an dem Filtergehäuse abstützen kann. Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flachfilterelement aufgezeigten Merkmale und Vorteile gelten für den erfindungsgemäßen Filter und dessen vorteilhafte Ausführungsformen entsprechend.
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Die technische Aufgabe wird außerdem durch die Stützeinrichtung gelöst, die zum Positionieren und Halten einer Dichtungseinrichtung in einem Filtergehäuse an einem Flachfilterelement des Filters angeordnet werden kann. Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flachfilterelement und dem erfindungsgemäßen Filter aufgezeigten Merkmale und Vorteile gelten für den erfindungsgemäßen Stütz-/Positionierkörper und dessen vorteilhafte Ausführungsformen entsprechend.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
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1 einen Längsschnitt eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine mit einem Flachfilterelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das austauschbar in einem Luftfiltergehäuse angeordnet ist;
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2 der Luftfilter aus der 1, wobei das offene Luftfiltergehäuse ohne Filtergehäusehaube gezeigt ist;
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3 eine isometrische Darstellung eines Flachfilterelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels, welches ähnlich ist zu dem Flachfilterelement aus den 1 und 2;
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4 eine isometrische Darstellung einer Stützeinrichtung des Flachfilterelements aus der 3;
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5 einen Detailschnitt des Flachfilterelements aus der 3;
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6 einen Längsschnitt eines Flachfilterelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches zu dem Flachfilterelementen aus den Figuren von 1 bis 5 ähnlich ist;
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7 einen Längsschnitt eines Flachfilterelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches zu den Flachfilterelementen aus den 1 bis 6 ähnlich ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der 1 ist ein Luftfilter 10 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in einem Längsschnitt gezeigt. Der Luftfilter 10 kann in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet werden. Mit dem Luftfilter 10 kann Ansaugluft der Brennkraftmaschine gereinigt werden.
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Der Luftfilter 10 umfasst ein im Profil rechteckiges Luftfiltergehäuse 12. Das Luftfiltergehäuse 12 ist zusammengesetzt aus einem Gehäusetopf 14, in der 1 unten, und einer Gehäusehaube 16, oben. Sowohl der Gehäusetopf 14 als auch die Gehäusehaube 16 haben jeweils einen etwa rechteckigen Querschnitt. Strömungen der zu reinigenden Luft in das Luftfiltergehäuse 12 und im Luftfiltergehäuse 12 und der gereinigten Luft aus dem Luftfiltergehäuse 12 heraus sind in der 1 angedeutet durch Pfeile 17.
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Ein Boden 18 des Gehäusetopfs 14 ist mehrfach abgestuft. Der Boden 18 befindet sich in der normalen Einbaulage des Luftfilters 10, wie in der 1 gezeigt, räumlich unten. In einem unteren Abschnitt des Bodens 18 ist ein Einlass 20 für zu reinigende Luft angeordnet. Der Einlass 20 ist außerhalb des Luftfiltergehäuses 12 mit einem Leitungsabschnitt des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine verbunden.
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An einem jeweiligen Übergang zu zwei angrenzenden, einander gegenüberliegenden Seitenwänden 26 des Gehäusetopfs 14 und 28 verfügt der Boden 18 über jeweils eine Vertiefung 22 und 24. Die Vertiefungen 22 und 24 erstrecken sich jeweils entlang der entsprechenden Seitenwände 26 und 28. Zwischen den Vertiefungen 22 und 24 weist der Boden 18 eine mittlere Vertiefung 30 auf, welche sich neben einer Stufe des Bodens 18 befindet und sich parallel zu den Vertiefungen 22 und 24 erstreckt. Die Vertiefungen 22, 24 und 30 sind in ihrem Profil jeweils etwa U-förmig. Eine Breite der mittleren Vertiefung 30 ist größer als die jeweilige Breite der beiden seitlichen Vertiefungen 22 und 24. Der axiale Abstand zwischen der oberen seitlichen Vertiefung 22 und einem Rand 36 des Gehäusetopfs 14 ist kleiner als der axiale Abstand zwischen der unteren seitlichen Vertiefung 24 und dem Rand 36. Wenn von ”axial”, ”radial”, ”koaxial” oder ”umfangsmäßig” die Rede ist, so bezieht sich dies, sofern nicht anders erwähnt, auf eine gedachte Filterachse 38. Der axiale Abstand zwischen der mittleren Vertiefung 30 und dem Rand 36 liegt betragsmäßig zwischen dem jeweiligen axialen Abstand der seitlichen Vertiefung 22 und dem Rand 36 und der seitlichen Vertiefung 24 und dem Rand 36.
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Auf der der Gehäusehaube 16 zugewandten Seite weist der Gehäusetopf 14 eine Montageöffnung 32 auf für ein in dem Luftfiltergehäuse 12 austauschbar angeordnetes Flachfilterelement 34. Der Rand 36 des Gehäusetopfs 14, der die Montageöffnung 32 umgibt, ist auf seiner der Gehäusehaube 16 zugewandten Seite eben und umfangsmäßig geschlossen. Im Bereich des Randes 36 sind die radial inneren Umfangsflächen der Seitenwände 26 und 28 und der beiden anderen Seitenwände 39 des Gehäusetopfs 14 zu einer Radialdichtfläche 40 ausgestaltet. In der 1 ist aufgrund des Längsschnitts lediglich die hintere der beiden anderen Seitenwände 39 sichtbar.
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Die Gehäusehaube 16 ist auf ihrer dem Gehäusetopf 14 zugewandten Seite offen. An ihrem dem Gehäusetopf 14 zugewandten Rand sind die Seitenwände 42 und 44 und die beiden anderen, die Seitenwände 42 und 44 verbindenden Seitenwände 45 der Gehäusehaube 16 jeweils um 90° nach radial außen zu einem Dichtungsabschnitt 46 einer Gehäusedichtungseinrichtung 48 gebogen. Die Seitenwände 42 und 44 verlaufen jeweils parallel zu den Seitenwänden 26 und 28 des Gehäusetopfs 14. Die Seitenwände 45 verlaufen jeweils parallel zu den Seitenwänden 39 des Gehäusetopfs 14. Der Dichtungsabschnitt 46 verfügt über eine radial nach außen verlaufende Gehäusedichtfläche 50, die umfangsmäßig geschlossen ist. Radial außen ist die Gehäusedichtfläche 50 von einem Aufnahmeabschnitt 52 umgeben, der sich axial von einer geschlossenen Seite des Gehäusetopfs 14 weg erstreckt und umfangsmäßig geschlossen ist. Ein Abstand zwischen den radial äußeren Umfangsseiten der Seitenwände 26 und 28 des Gehäusetopfs 14 ist kleiner als ein Abstand zwischen den radial inneren Umfangsseiten des Aufnahmeabschnitts 52 an den jeweils gegenüberliegenden Seitenwänden 42 und 44 der Gehäusehaube 16. Ein Abstand zwischen den radial äußeren Umfangsseiten der Seitenwände 39 des Gehäusetopfs 14 ist kleiner als ein Abstand zwischen den radial inneren Umfangsseiten des Aufnahmeabschnitts 52 an den jeweils gegenüberliegenden Seitenwänden 45 der Gehäusehaube 16. Bei zusammengebautem Luftfiltergehäuse 12 liegt, wie in der 1 gezeigt, die radial innere Umfangsseite des Aufnahmeabschnitts 52 an der radial äußeren Umfangsseite des Gehäusetopfs 14 an. Die Gehäusedichtfläche 50 befindet sich auf der dem Gehäusetopf 14 zugewandten Seite des Dichtungsabschnitts 46.
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In der Seitenwand 42 der Gehäusehaube 16 ist ferner ein Auslass 54 für gereinigte Luft angeordnet, welcher außerhalb des Luftfiltergehäuses 12 mit einem Leitungsabschnitt des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine verbunden ist.
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Ein Innenraum der Gehäusehaube 16 bildet einen Auslassraum 56 für die zu reinigende Luft. Der Auslassraum 56 grenzt an eine Reinseite 58 des Flachfilterelements 34 an. Ein Innenraum des Gehäusetopfs 14 bildet einen Einlassraum 60 für die gereinigte Luft. Der Einlassraum 60 grenzt an eine Rohseite 62 des Flachfilterelements 34 an. Das Flachfilterelement 34 ist in dem Einlassraum 60 so angeordnet, dass es den Auslass 54 von dem Einlass 20 trennt.
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Das Flachfilterelement 34 verfügt über einen Filterbalg 63 aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium 64. Das Filtermedium 64 ist ein Filtervlies. Das Filtermedium 64 ist insgesamt quaderförmig. Bei dem Flachfilterelement 34 ist das Filtermedium 64 nicht geschlossen, das heißt, Stirnfalten sind ebenso wie Stirnkanten nicht miteinander verbunden. Die Stirnfalten sind die beiden äußeren Falten, an gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterbalgs 63. Die Stirnränder sind die beiden freien Ränder des Filtermediums 64, welche entlang der Stirnfalten verlaufen und diese an den Stirnseiten des Filterbalgs 63 begrenzen. Die Stirnkanten des Filterbalgs 63 sind die beiden anderen freien Ränder des Filterbalges 63, die sich zwischen den Stirnrändern erstrecken und entsprechend der Faltung des Filterbalgs 63 verlaufen. Die Faltkanten sind die Kanten, entlang denen das Filtermedium 64 gefaltet ist. Bei dem zickzackförmig gefalteten, quaderförmigen Filterbalg 63 sind die Stirnränder und die Faltkanten gerade und verlaufen parallel zueinander. Die Stirnkanten verlaufen zickzackförmig und senkrecht zu den Stirnrändern und den Faltkanten. Die Stirnkanten des Filtermediums 64 sind mittels Leimraupen dicht geschlossen. Abströmseitige Faltkanten des Filtermediums 64 befinden sich auf der Reinseite 58, in der 1 oben. Anströmseitige Faltkanten des Filtermediums 64 befinden sich auf der Rohseite 62, in der 1 unten, im Einlassraum 60.
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Am Flachfilterelement 34 ist eine Stützeinrichtung 66 angeordnet. Die Stützeinrichtung 66 umfasst vier Eckstützbeine 72 und 74 und zwei Mittelstützbeine 76. Die Eckstützbeine 72 und 74 sind jeweils radial außen an den axial zur Filterachse 38 verlaufenden Seitenkanten des Filterbalges 63 angeordnet. Die Eckstützbeine 72 und 74 haben jeweils ein etwa L-förmiges Profil. Sie umgreifen die sich in axialer Richtung erstreckenden Kanten des Filterbalges 63. Die radial inneren Umfangsseiten der Eckstützbeine 72 und 74 liegen jeweils an der radial äußeren Umfangsseite des Filterbalges 63 an. Die Eckstützbeine 72 und 74 erstrecken sich von der der Gehäusehaube 16 zugewandten oberen Seite des Filterbalges 63 axial zur Filterachse 38 von dem Filtermedium 64 weg bis zum Boden 18 des Gehäusetopfs 18. An ihren dem Filtermedium 64 abgewandten freien Enden sind die Eckstützbeine 72 und 74 jeweils um etwa 90° nach radial außen gebogen. Auf diese Weise wird die Auflagefläche der Eckstützbeine 72 und 74 an ihren freien Enden vergrößert. Die Eckstützbeine 72 sind axial betrachtet kürzer als die Eckstützbeine 74. Bei eingebautem Flachfilterelement 34 stützen sich die freien Enden der kurzen Eckstützbeine 72 in den oberen seitlichen Vertiefungen 22 ab. Die freien Enden der langen Eckstützbeine 74 stützen sich in den unteren seitlichen Vertiefung 34 ab.
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An den Seiten des Flachfilterelements 34, die jeweils der hinteren Seitenwand 39 und der vorderen Seitenwand zugewandt sind, ist jeweils eines der Mittelstützbeine 76 angeordnet. Die Mittelstützbeine 76 sind jeweils eben und in axialer Richtung länglich. Die radial inneren Umfangsseiten der Mittelstützbeine 76 liegen jeweils an der radial äußeren Umfangsseite des Filterbalges 63 an. Sie erstrecken sich in axialer Richtung zum Boden 18 des Gehäusetopfs 14 hin. An ihren dem Filtermedium 64 abgewandten freien Enden sind die Mittelstützbeine 76 jeweils um etwa 90° nach radial außen gebogen. Auf diese Weise wird die Auflagefläche der Mittelstützbeine 76 an ihren freien Enden vergrößert. Die axiale Ausdehnung der Mittelstützbeine 76 ist größer als die der kurzen Eckstützbeine 72 und kleiner als die der langen Eckstützbeine 74. Die Mittelstützbeine 76 schließen mit der der Gehäusehaube 16 zugewandten oberen Seite des Filterbalges 63 ab. Die Mittelstützbeine 76 stützen sich mit ihren freien Enden jeweils in der mittleren Vertiefungen 30 im Boden 18 ab.
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Der Dichtungsabschnitt 46 der Gehäusehaube 16 mit der Gehäusedichtfläche 50 überragt auf der Reinseite 58 den Filterbalg 63 radial innen. Eine jeweilige axiale Verlängerung der Eckstützbeine 72 und 74 und der Mittelstützbeine 76 befinden sich jeweils innerhalb der Gehäusedichtfläche 50.
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An der oberen Seite des Filterbalges 63 ist eine Dichtung 68 aus Polyurethan (PUR) angeordnet. Die Dichtung 68 umgibt den Filterbalg 63 auf der Reinseite 58 umfangsmäßig geschlossen. Die Dichtung 78 überragt den Filterbalg 63 in axialer Richtung und in radialer Richtung. Die dortigen Enden der Eckstützbeine 72 und 74 und des Mittelstützbeins 76 sind in die Dichtung 68 eingebettet. Die Bereiche des Filterbalges 63, an denen die Dichtung 78 anliegt, bilden einen Elementdichtungsabschnitt 77.
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Bei eingebautem Flachfilterelement 34 fallen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und den weiter unten näher erläuterten Ausführungsbeispielen eine Elementmittelachse des Flachfilterelements 34, eine Mittelachse des Elementdichtungsabschnitts 77 und eine Dichtmittelachse der Dichtung 68 mit der Filterachse 38 zusammen, so dass der Einfachheit halber in den Figuren lediglich eine gestrichelte Achse 38 zur Andeutung der Elementmittelachse, der Filterachse, der Mittelachse des Elementdichtungsabschnitts 77 und der Dichtmittelachse der Dichtung 68 dargestellt ist.
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Zur Montage des Luftfilters 10 wird das Flachfilterelement 34 mit den freien Enden der Eckstützbeine 72 und 74 und der Mittelstützbeine 76 voran axial zur Filterachse 34 in den Gehäusetopf 14 geschoben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispielen fällt eine Montageachse, entlang der das Flachfilterelement 34 in das Filtergehäuse 12 eingebaut wird, ebenfalls mit der Filterachse 34 zusammen. Beim Einbau wird das Flachfilterelement 34 so orientiert, dass sich die langen Eckstützbeine 74 auf der Seite der unteren Vertiefung 24 und die kurzen Eckstützbeine 72 auf der Seite der oberen Vertiefungen 22 des Gehäusetopfs 14 befinden. Die Gründe der Vertiefungen 22, 24 und 30 wirken jeweils als Anschläge für die Eckstützbeine 72 und 74 und die Mittelstützbeine 76. Die Dichtung 78 überragt in dieser Einbauphase, wie in der 2 gezeigt, den Rand 36 des Gehäusetopfs 14 in axialer Richtung. Die radial äußere Umfangsseite der Dichtung 78 ist in dieser Einbauphase noch in einem Abstand zu der Radialdichtfläche 40 des Gehäusetopfs 14. Der Filterbalg 63 und die Dichtung 78 werden durch die Eckstützbeine 72 und 74 und die Mittelstützbeine 76 im Gehäusetopf 14 positioniert und gehalten. Anschließend wird die Gehäusehaube 16 axial zur Filterachse 38 auf den Gehäusetopf 14 aufgesetzt. Dabei umgreift der Aufnahmeabschnitt 52 den Rand 36 des Gehäusetopfs 14. Die Dichtung 78 wird durch den Dichtungsabschnitt 46 mit der Gehäusedichtfläche 50 in axialer Richtung verpresst. Dabei dienen die Eckstützbeine 72 und 74 und das Mittelstützbein 76 als Gegenlager. Durch die Axialverpressung wird die Dichtung 78 nach radial außen verformt, sodass sie ebenfalls dicht an der Radialdichtfläche 40 anliegt. Auf diese Weise realisiert die Dichtung 78 sowohl eine Axialdichtwirkung als auch eine Radialdichtwirkung. Die Dichtung 68 bildet eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten der Reinseite 58 gegen die Rohseite 62. Die Gehäusehaube 16 wird in hier nicht weiter interessierender Weise an dem Gehäusetopf 14 fixiert.
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In den 3 bis 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Flachfilterelements 134 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 und 2 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass beim zweiten Ausführungsbeispiel die Stützeinrichtung 166 zusätzlich einen Stützrahmen 168 aufweist. Der Stützrahmen 168 ist auf der der Gehäusehaube 116 zugewandten Seite des Filterbalges 163 angeordnet. Er überragt den Filterbalg 163 radial außen. Der Stützrahmen 168 überlappt den Filterbalg 163 auf seiner Reinseite 158 in radialer Richtung. Im Stützrahmen 168 ist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 170 umfangsmäßig verteilt angeordnet. An den Ecken des Stützrahmens 168 ist jeweils eines der Eckstützbeine 172 und 174 angeordnet. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 und 2 haben die beiden Mittelstützbeine 176 unterschiedliche axiale Ausdehnungen. Das kurze Mittelstützbein 176 befindet sich zwischen den beiden kurzen Eckstützbeinen 172. Das lange Mittelstützbein 176 befindet sich zwischen den beiden langen Eckstützbeinen 174. Die Eckstützbeine 172 und 174 und die Mittelstützbeine 176 schließen jeweils mit dem Stützrahmen 168 ab und sind einstückig mit diesem verbunden. Die Eckstützbeine 172 und 174 und die Mittelstützbeine 176 erstrecken sich von dem Stützrahmen 168 weg in axialer Richtung. Mit Hilfe des Stützrahmens 168 wird die Krafteinwirkung der Eckstützbeine 172 und 174 und der Mittelstützbeine 176 gleichmäßig umfangsmäßig auf die Dichtung 178 verteilt.
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Bei der Herstellung des Flachfilterelements 134 wird das gefaltete Filtermedium 174 in der Stützeinrichtung 166 so angeordnet, dass die Reinseite 158 des Filterbalges 63 am Stützrahmen 168 anliegt. Anschließend wird die Dichtung 168 durch Aufschäumen oder Aufspritzen von PUR-Schaum auf den Stützrahmen 168 realisiert. Dabei fließt der PUR-Schaum durch die Öffnungen 170 hindurch und verbindet sich, wie in der 5 gezeigt, im Elementdichtungsabschnitt 177 mit dem Filtermedium 164. Der Stützrahmen 168 ist so teilweise in die Dichtung 168 eingebettet.
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In 6 wird ein drittes Ausführungsbeispiel eines Flachfilterelements 234 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des zweiten Ausführungsbeispiels aus den 3 bis 5 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf Eckstützbeine an den axialen Kanten des Filterbalges 263 und den Ecken des Stützrahmens 268 verzichtet wurde. Auf jeder in axialer Richtung erstreckenden Seite des Filterbalges 263 sind stattdessen jeweils zwei Mittelstützbeine 276 angeordnet. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel aus den 3 bis 5 ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Stützrahmen 268 nicht an den Enden der Mittelstützbeine 276, sondern in einem Bereich zwischen den Enden der Mittelstützbeine 276 angeordnet. Die Mittelstützbeine 276 überragen also den Stützrahmen 268 auf beiden Seiten in axialer Richtung. Der Stützrahmen 268 befindet sich auf der Rohseite 262 des Filterbalges 263. Auf der dem Filterbalg 263 zugewandten Seite ist der Stützrahmens 268 rinnenförmig ausgestaltet. In der Rinne ist eine umfangsmäßig geschlossene Mediumsdichtung 280 angeordnet. Die Mediumsdichtung 280 dichtet einen Elementdichtungsabschnitt 277 des Filterbalges 263 gegen den Stützrahmen 268 ab. Die Enden der Mittelstützbeine 276 auf der Reinseite 258 sind in die Dichtung 278 eingebettet. Die Dichtung 278 befindet sich axial zur Filterachse 238 betrachtet auf Höhe eines mittleren Bereichs der radial äußeren Umfangsseiten des Filterbalges 263. Die Dichtung 278 und die Mediumsdichtung 280 bilden zusammen eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten der Reinseite 258 gegen die Rohseite 262.
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In der 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Flachfilterelements gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des zweiten Ausführungsbeispiels aus den 3 bis 5 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 200 versehen. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Filterbalg 363 auf der den Mittelstützbeinen 376 gegenüberliegenden Seite des Stützrahmens 368 angeordnet ist. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel aus der 7 wird wie beim dritten Ausführungsbeispiel aus 6 auf Eckstützbeine verzichtet. Stattdessen sind auf jeder sich in axialer Richtung erstreckenden Seite des Filterbalges 363 jeweils zwei Mittelstützbeine 376 angeordnet. Der Stützrahmen 368 weist eine Rinne 382 auf, welche zu dem Filterbalg 363 hin offen ist. Die Dichtung 378 befindet sich in der Rinne 382. Die Mittelstützbeine 376 haben unterschiedliche axiale Ausdehnungen und können damit entsprechende Abstufungen des Bodens des Gehäusetopfs kompensieren. Der Stützrahmen 368 überlappt den Filterbalg 363 radial innen, sodass der Filterbalg 363 mit seiner Rohseite 362 auf dem Stützrahmen 368 und einem radial inneren Abschnitt der Dichtung 378 aufliegt. Bei montiertem Flachfilterelement 334 befindet sich der Filterbalg 363 innerhalb der Gehäusehaube.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Luftfilters 10 und eines Flachfilterelements 34; 134; 234; 334 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Luftfilter 10 von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Vielmehr kann sie auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, beispielsweise bei Industriemotoren, eingesetzt werden. Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf Filter für Luft. Sie kann auch bei Filtern für andersartige Fluide, beispielsweise Öl, Kraftstoff oder Wasser, eingesetzt werden. Sie kann auch unabhängig von Brennkraftmaschinen, beispielsweise bei einer Luftversorgungseinrichtung eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer Klimaanlage, eingesetzt werden.
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Auf die Radialdichtflächen 40 am Gehäusetopf 14 kann auch verzichtet werden.
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Das Filtermedium 64; 164; 264; 364 kann statt zickzackförmig gefaltet auch eben sein. Es kann statt eines Vlieses auch ein andersartiges Filtermedium, beispielsweise eine Art Schaumstoff, verwendet werden.
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Der Filterbalg 63; 163; 263; 363 kann statt eben auch gebogen sein. Er kann statt quaderförmig auch andersförmig sein. Beispielsweise kann er die Form eines andersartigen Polyeders oder eines andersartigen Körpers haben, der durch wenigstens eine gekrümmte Fläche begrenzt wird.
