DE102013014628B4

DE102013014628B4 - Filterelement und Filter für Fluid

Info

Publication number: DE102013014628B4
Application number: DE102013014628.3A
Authority: DE
Inventors: Ingo Koch; Herbert Schenk; Ruder Dagmar
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: DE102013014628A1

Abstract

Filterelement (22) eines Filters (10) für Fluid, das in einem Filtergehäuse (12), das wenigstens einen ersten Fluideinlass (20), wenigstens einen zweiten Fluideinlass (62) und wenigstens einen Fluidauslass (18) aufweist, so angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Fluidauslass (18) von dem wenigstens einen ersten Fluideinlass (20) und dem wenigstens einen zweiten Fluideinlass (62) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Filterelement (22) wenigstens ein Ventilkörper (64) wenigstens eines Ventils (60) befestigt ist, mit dem wenigstens ein zweiter Fluideinlass (62) verschließbar und öffenbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement eines Filters für Fluid, insbesondere Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das in einem Filtergehäuse, das wenigstens einen ersten Fluideinlass, wenigstens einen zweiten Fluideinlass und wenigstens einen Fluidauslass aufweist, so angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Fluidauslass von dem wenigstens einen ersten Fluideinlass und dem wenigstens einen zweiten Fluideinlass trennt.
Ferner betrifft die Erfindung einen Filter für Fluid, insbesondere Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filtergehäuse, das wenigstens einen ersten Fluideinlass, wenigstens einen zweiten Fluideinlass und wenigstens einen Fluidauslass aufweist und in dem wenigstens ein Filterelement, insbesondere ein erfindungsgemäßes Filterelement, so angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Fluidauslass von dem wenigstens einen ersten Fluideinlass und dem wenigstens einen zweiten Fluideinlass trennt, und mit wenigstens einem Ventil, mit dem wenigstens ein zweiter Fluideinlass verschließbar ist, das wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz und wenigstens einen Ventilkörper mit wenigstens einem Dichtabschnitt aufweist, wobei wenigstens der wenigstens eine Dichtabschnitt relativ zu dem wenigstens einen Ventilsitz bewegbar ist und mit dem Ventilsitz schließend zusammenwirken kann.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2009 048 209 A1 ist ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine bekannt mit einer ersten Lufteinlassöffnung und einer zweiten Lufteinlassöffnung, die an einem Ventil gegenüber einer Umgebung geöffnet werden kann. Darüber hinaus verfügt der Luftfilter über eine Luftauslassöffnung. Zwischen den Lufteinlassöffnungen und der Luftauslassöffnung ist ein Filterelement angeordnet. Die erste Lufteinlassöffnung ist mit einem Ansaugrohr zum Ansaugen von Außenluft verbunden. Die zweite Lufteinlassöffnung ist mit einem Schirmventil ausgestattet, welches die Lufteinlassöffnung verschließt oder öffnet, wobei sich das Schirmventil auf einem Dichtrand abstützt und aus einem Elastomermaterial besteht.
Durch die DE 200 02 344 U1 wird ein Luftfilter für Verbrennungsmotoren beschrieben, welcher als Platten- oder Patronenbauart zur Filterung der angesaugten Umgebungsluft derart ausgeführt ist, dass Durchlassbohrungen in einer Grundplatte des Plattenfilters von Membranzungen und unterdruckabhängig geöffnet bzw. geschlossen werden.
Der DE 102 40 473 A1 ist ein Lufteinlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Luftfiltergehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Filterelement mit mindestens einem Reinluftauslass und zwei Rohlufteinlässen zu entnehmen, wobei ein Rohlufteinlass eine Vorrichtung zum Verschließen aufweist. Das Filterelement weist einen Innenraum auf, der von zwei stirnseitig angeordneten Öffnungen begrenzt ist, von denen eine Öffnung durch ein Verschlusselement überwacht ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass auch im Winterbetrieb, bei dem u. U. der Luftfilter durch Schnee zugesetzt ist, Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine zuführbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement und einen Filter der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Fluidströmung durch den wenigstens einen zweiten Fluideinlass einfach und zuverlässig verändert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Filterelement wenigstens ein Ventilkörper wenigstens eines Ventils befestigt ist, mit dem wenigstens ein zweiter Fluideinlass verschließbar und öffenbar ist.
Vorteilhafterweise kann das Filterelement zur Reinigung von Luft vorgesehen sein. Es kann aber auch zur Reinigung von andersartigen gasförmigen oder flüssigen Fluiden verwendbar sein. Die Erfindung kann vorteilhafterweise bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Sie kann aber auch außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere bei Industriemotoren, Verwendung finden. Auch eine Verwendung außerhalb von Brennkraftmaschinen, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, ist vorstellbar.
Vorteilhafterweise kann der Filter ein Luftfilter einer Brennkraftmaschine sein. Das Filtergehäuse kann ein Luftfiltergehäuse sein. Das Luftfiltergehäuse kann wenigstens einen ersten Lufteinlass, insbesondere mit wenigstens einer ersten Luftzufuhröffnung, und wenigstens einen zweiten Lufteinlass, insbesondere mit wenigstens einer zweiten Luftzufuhröffnung, aufweisen. Über den wenigstens einen ersten Lufteinlass kann im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine Verbrennungsluft angesaugt werden. Der wenigstens eine zweite Lufteinlass kann eine Ansaugung von Verbrennungsluft ermöglichen, falls sich der wenigstens eine erste Lufteinlass und/oder das Filterelement in einem Strömungsweg des wenigstens einen ersten Lufteinlasses durch Schnee oder andere Einflüsse zugesetzt hat. Der wenigstens eine zweite Lufteinlass kann so als Nebenlufteinlass bezeichnet werden. Der wenigstens eine zweite Lufteinlass kann durch wenigstens ein Ventil, insbesondere eine einfache Feder oder Schirmventile, verschlossen werden. Das wenigstens eine Ventil kann ab einer Druckdifferenz zwischen der Umgebung und einer Rohluftseite des Luftfilters öffnen. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ventil öffnen für den Fall eines Druckanstiegs an dem wenigstens einen zweiten Lufteinlass, beispielsweise durch Schneebewurf des wenigstens einen ersten Lufteinlasses und/oder des Filterelements im Bereich des Strömungswegs des wenigstens einen Lufteinlasses.
Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Ventilkörper an dem Filterelement befestigt. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Ventilkörper insbesondere zu Wartungszwecken gemeinsam mit dem Filterelement ausgetauscht werden. So kann der wenigstens eine Ventilkörper ausgetauscht werden, bevor er seine Eigenschaften aufgrund von Alterung, insbesondere infolge eines Einflusses von Wärme, Feuchtigkeit, UV-Strahlen, Wasser und/oder eingelagerten Schmutzpartikeln, so verändert, dass die Schaltcharakteristik des wenigstens einen Ventils in ungünstiger Weise von der Schaltcharakteristik im Neuzustand abweicht. Durch den Austausch des wenigstens einen Ventilkörpers gemeinsam mit dem Filterelement bleibt die Veränderung der Materialeigenschaften des wenigstens einen Ventils und somit die Drift von Öffnungsdruckdifferenzen zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite des wenigstens einen Ventils in einem begrenzbaren Toleranzbereich. Ferner können so bei dem wenigstens einen Ventilkörper auch Materialien eingesetzt werden, die ansonsten aufgrund ihrer ungünstigen Alterungseigenschaften nicht verwendet werden können.
Dadurch, dass der wenigstens eine Ventilkörper an dem Filterelement befestigt ist, sind auf der Seite des Filtergehäuses keine entsprechenden Befestigungsmittel für den wenigstens einen Ventilkörper erforderlich. So kann das Filtergehäuse einfacher ausgestaltet sein. Ferner können Werkzeuge, welche zur Herstellung des Filtergehäuses verwendet werden, einfacher gestaltet sein. Ferner kann so ein Ansaugquerschnitt des wenigstens einen zweiten Fluideinlasses frei von etwaigen Störkonturen sein, welche bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Luftfilter zur Befestigung des wenigstens einen Ventilkörpers erforderlich ist. Auf diese Weise kann ein freier Querschnitt im Bereich des gehäuseseitigen Ventilsitzes bei ansonsten gleicher Ventilgröße größer gestaltet werden. So kann eine Anzahl der Ventile, die erforderlich sind, um die benötigte Fluidmenge durch den Filter leiten so können, verringert werden. Alternativ kann zum Erreichen der erforderlichen Durchflussmenge an Fluid die Baugröße des wenigstens einen Ventils entsprechend verringert werden. So kann insgesamt der Bauteilbedarf und/oder der Montageaufwand verringert werden. Der wenigstens eine Ventilkörper kann vorteilhafterweise als Modulbauteil realisiert sein. Auf diese Weise kann ein und dasselbe Filterelement mit Ventilkörpern unterschiedlicher Bauarten ausgestattet werden. So kann das jeweilige Filterelement an entsprechende Filtergehäuse unterschiedlicher Bauarten angepasst werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ventil auf Seiten des Filtergehäuses wenigstens einen entsprechenden Ventilsitz aufweisen, mit dem der wenigstens eine Ventilkörper schließend zusammenwirken kann. In einer Schließstellung des wenigstens einen Ventils kann so bei eingebautem Filterelement der wenigstens eine Ventilkörper den wenigstens einen zweiten Fluideinlass verschließen. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Dichtabschnitt dicht mit dem wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz zusammenwirken.
Vorteilhafterweise können der wenigstens eine Ventilkörper und der wenigstens eine gehäuseseitige Ventilsitz des wenigstens einen Ventils in Form, Abmessung und/oder Position aneinander angepasst sein. Auf diese Weise kann eine bevorzugt eindeutige Zuordnung zwischen dem wenigstens einen Ventilkörper und dem entsprechenden Ventilsitz erfolgen. Dadurch kann das Risiko eines Falschverbaus, insbesondere des Einbaus eines Filterelementes mit einem nicht passenden oder einem nicht vorhandenen Ventilkörper, einfach verringert werden. Bei einem derartigen Falschverbau kann der entsprechende wenigstens eine Ventilsitz des wenigstens einen zweiten Fluideinlasses nicht verschlossen werden. Auf diese Weise kann Fluid durch den wenigstens einen zweiten Fluideinlass in das Innere des Gehäuses eindringen. Bei der Verwendung des Filterelements in einem Luftfilter können so permanent Warmluft und Schmutz aus der Umgebung angesaugt werden. Ferner kann der wenigstens zweite Fluideinlass und/oder der entsprechende Ventilsitz so ausgestaltet und/oder angeordnet sein, dass beim Fehlen des passenden wenigstens einen Ventilkörpers beim Betrieb des Filters ein akustisch wahrnehmbares Geräusch erzeugt wird. Auf diese Weise kann beim Betrieb des Filters einfach ein Falschverbau erkannt werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine zweite Fluideinlass, insbesondere der wenigstens eine gehäuseseitige Ventilsitz, von außen einsehbar sein. Auf diese Weise kann optisch erkannt werden, ob der wenigstens eine Ventilkörper korrekt angeordnet ist.
Vorteilhafterweise können mehrere Ventilkörper an dem Filterelement befestigt sein. Auf diese Weise kann eine Fluidmenge, die durch den wenigstens einen zweiten Fluideinlass strömen kann, insgesamt vergrößert werden. Vorteilhafterweise können die Ventile, insbesondere die Ventilkörper, identisch sein. Die Ventile, insbesondere Ventilkörper, können auch unterschiedlich sein.
Vorteilhafterweise kann ein maximaler Durchlass, insbesondere eine Durchlassfläche, für das Fluid durch das wenigstens eine Ventil einem Durchlass, insbesondere einer Ansaugfläche, des wenigstens einen ersten Fluideinlasses entsprechen. So kann auch dann eine für einen entsprechenden Verwendungszweck ausreichende Menge von Fluid durch den wenigstens einen zweiten Fluideinlass zu dem Filterelement strömen, wenn ein Strömungsweg durch den wenigstens einen ersten Fluideinlass blockiert ist. So kann bei der Verwendung des wenigstens einen Ventils in einem Luftfilter einer Brennkraftmaschine diese über den wenigstens einen zweiten Lufteinlass mit der zum Betrieb ausreichenden Menge an Ansaugluft versorgt werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine erste Fluideinlass ein Ansaugrohr aufweisen oder mit einem solchen verbunden sein. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine zweite Fluideinlass ein Ansaugrohr aufweisen oder mit einem solchen verbunden sein. Bei einem Luftfilter kann das wenigstens eine Ansaugrohr Teil der Brennkraftmaschine sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Ventilkörper wenigstens einen Dichtabschnitt aufweisen, der relativ zu dem Filterelement bewegbar sein kann.
So kann bei eingebautem Filterelement wenigstens der wenigstens eine Dichtabschnitt relativ zu dem wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz bewegt werden. Der wenigstens eine Dichtabschnitt kann vorteilhafterweise abhängig von einem Druckunterschied zwischen dem Inneren des Filtergehäuses und der Umgebung bewegt werden.
Die Bewegung des wenigstens des Dichtabschnitts kann durch wenigstens teilweise Verformung des wenigstens einen Ventilkörpers realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine Ventilkörper, zumindest der wenigstens eine Dichtabschnitt, in seiner Position relativ zu dem Filterelement bewegbar, insbesondere verschiebbar, sein.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Ventilkörper wenigstens einen Halteabschnitt aufweisen, mit dem er direkt oder indirekt an dem Filterelement befestigt sein kann. Der wenigstens eine Halteabschnitt kann vorteilhafterweise zylinderartig ausgestaltet sein.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Dichtabschnitt mit dem wenigstens einen Halteabschnitt verbunden sein. Vorteilhafterweise kann sich der wenigstens eine Dichtabschnitt relativ zu dem wenigstens einen Halteabschnitt bewegen. So kann der wenigstens eine Dichtabschnitt relativ zu dem Filterelement bewegt werden. Alternativ kann der gesamte wenigstens eine Ventilkörper und somit auch der wenigstens eine Dichtabschnitt relativ zu dem Filterelement bewegt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Dichtabschnitt elastisch relativ zu dem Filterelement bewegbar sein.
Durch die elastische Bewegung kann der wenigstens eine Dichtabschnitt von selbst wieder seinen Grundzustand einnehmen, sobald eine auf den Dichtabschnitt einwirkende Kraft nachlässt. Die auf den wenigstens einen Dichtabschnitt wirkende Kraft kann insbesondere durch Druckunterschiede zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite des wenigstens einen Ventils hervorgerufen werden. Ohne diese Kraft kann aufgrund der Elastizität der wenigstens eine Dichtabschnitt sich im Grundzustand befinden oder in diesen zurückkehren. Vorteilhafterweise kann der Grundzustand dem Schließzustand des wenigstens einen Ventils entsprechen. Im Grundzustand kann vorteilhafterweise der wenigstens eine Dichtabschnitt schließend mit dem wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz zusammenwirken.
Die elastische Bewegung des wenigstens einen Dichtabschnitts kann dabei mittels einer elastischen Verformung wenigstens eines Teils des wenigstens einen Ventilkörpers realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann sich wenigstens ein Teil des wenigstens einen Ventilkörpers elastisch bewegen, insbesondere verschieben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Ventilkörper wenigstens abschnittsweise aus einem elastischen Material sein.
Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil des wenigstens einen Ventilkörpers zur Bewegung des wenigstens einen Dichtabschnitts elastisch verformt werden. So kann einfach eine elastische Bewegung wenigstens des wenigstens einen Dichtabschnitts realisiert werden. Insbesondere kann der wenigstens eine Dichtabschnitt elastisch verformt werden. Auf ein zusätzliches elastisches Element, insbesondere ein Federelement, kann verzichtet werden. Der wenigstens eine Ventilkörper selbst kann insgesamt unbeweglich mit dem Filterelement verbunden sein. Das Öffnen und Schließen des wenigstens einen Ventils kann durch entsprechende elastische Verformung des wenigstens einen Ventilkörpers erfolgen.
Falls der gesamte wenigstens eine Ventilkörper relativ zu dem Filterelement bewegbar ist, ist es nicht zwingend erforderlich, dass der wenigstens eine Ventilkörper wenigstens abschnittsweise aus einem elastischen Material ist oder ein solches aufweist. Zur elastischen Bewegung des wenigstens einen Ventilkörpers kann insbesondere ein separates elastisches Element, insbesondere ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder, verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Ventilkörper wenigstens gegebenenfalls zwischen dem wenigstens einen Halteabschnitt und dem wenigstens einen Dichtabschnitt ein elastisches Material aufweisen oder aus einem solchen bestehen. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Dichtabschnitt einfach gegenüber dem wenigstens einen Halteabschnitt bewegt, insbesondere geformt, werden.
Das elastische Material kann vorteilhafterweise ein Fluorsilikon, ein Elastomer oder ein Elastomerwerkstoff, ein andersartiges elastisches Material oder eine Materialmischung sein oder aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Ventilkörper auf seiner dem Filterelement abgewandten Seite konkav gewölbt sein.
Mittels der konkaven Seite kann der wenigstens eine Ventilkörper im Schließzustand des wenigstens einen Ventils einfach den wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz überspannen oder umspannen. Dabei kann sich die konkave Seite des wenigstens einen Ventilkörpers auf dem gehäuseseitigen Ventilsitz abstützen.
Der gehäuseseitige Ventilsitz kann vorteilhafterweise als Dichtrand realisiert sein.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Dichtabschnitt bezüglich einer Ventilachse des wenigstens einen Ventils radial außen sein.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ventil ein Schirmventil sein. Schirmventile können einfach hergestellt werden. Das Schirmventil kann einfach auch als Rückschlagventil realisiert werden. Auf diese Weise kann eine Rückströmung des Fluids aus dem Filtergehäuse durch den wenigstens einen zweiten Fluideinlass verhindert werden.
Der wenigstens eine Ventilkörper kann vorteilhafterweise eine Schirmform aufweisen. Eine Schirmform kann einfach umfangsmäßig an dem entsprechenden gehäuseseitigen Ventilsitz anliegen. Ein schirmförmiger Ventilkörper kann zum Bewegen des wenigstens einen Dichtabschnitts einfach in Richtung einer Ventilachse gebogen oder umgeklappt werden.
Vorteilhafterweise kann der schirmförmige Ventilkörper derart aufgebaut sein, dass seine Formgebung eine elastische, insbesondere federwirksame, Funktion hat. Bei einem derartigen schirmförmigen Ventilkörper kann auf zusätzliche elastische, insbesondere federwirksame, Elemente verzichtet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Ventilkörper mittels eines Befestigungselements an dem Filterelement befestigt sein.
Auf diese Weise können das Befestigungselement und der wenigstens eine Ventilkörper, insbesondere der wenigstens eine Dichtabschnitt, jeweils bezüglich ihrer Funktion optimiert sein. Das wenigstens eine Befestigungselement kann entsprechend stabil sein. Mit ihm kann der wenigstens eine Ventilkörper stabil und zuverlässig mit dem Filterelement verbunden werden. Der wenigstens eine Ventilkörper kann hingegen bezüglich seiner Dichtfunktion, Schließfunktion und/oder Schaltfunktion optimiert sein.
Vorteilhafterweise können das wenigstens eine Befestigungselement und der wenigstens eine Ventilkörper unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Vorteilhafterweise können das wenigstens eine Befestigungselement und der wenigstens eine Ventilkörper aus unterschiedlichen Materialien sein oder unterschiedliche Materialien aufweisen.
Das wenigstens eine Befestigungselement kann vorteilhafterweise stoffschlüssig, insbesondere mittels Spritzen, Schweißen oder Kleben, und/oder formschlüssig, insbesondere mittels einer Steckverbindung oder Rastverbindung, und/oder kraftschlüssig mit dem Filterelement verbunden sein. Das wenigstens eine Befestigungsmittel kann vorteilhafterweise einen Dom oder Stift aufweisen oder ein solcher sein.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Befestigungselement axial zu einer Bewegungsachse des wenigstens einen Dichtabschnitts angeordnet sein. Auf diese Weise können entsprechende Öffnungs- und Schließkräfte, welche auf den wenigstens einen Ventilkörper einwirken können, im Wesentlichen axial zur Achse des Befestigungselements gerichtet sein. So kann eine Verbindungsfläche des wenigstens einen Befestigungselements mit dem Filterelement verringert werden. Auf diese Weise kann eine Filterfläche, welche durch die Anbindung des wenigstens einen Befestigungselements an das Filterelement etwa abgedeckt wird, verringert werden. Der Verlust von Filterfläche durch einen Fuß des wenigstens einen Befestigungselements kann so minimiert werden.
Vorteilhafterweise kann die Bewegungsachse des wenigstens einen Dichtabschnitts mit einer Ventilachse des wenigstens einen Ventils zusammenfallen.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Ventilkörper eine Aufnahme aufweisen. In die Aufnahme kann ein entsprechendes, insbesondere stiftartiges oder domartiges, Ende des wenigstens einen Befestigungselements eingesteckt werden.
Eine Verbindung zwischen dem wenigstens einen Ventilkörper und dem wenigstens einen Befestigungselement kann vorteilhafterweise lösbar sein.
Alternativ kann ein Ventilkörper mit einem angeformten Befestigungsmittel, insbesondere Stift oder Dom, in eine entsprechende Aufnahme an dem Filterelement gesteckt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Ventilkörper in einem abgrenzbaren Abschnitt eines Filtermediums des Filterelements angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Ventilkörper und der wenigstens eine entsprechende Ventilsitz in einer abgegrenzten Ventilkammer des Filtergehäuses angeordnet sein. Die abgegrenzte Ventilkammer kann bei eingebautem Filterelement vorteilhafterweise fluidtechnisch an den abgrenzbaren Abschnitt des Filtermediums grenzen. Entsprechende Wandungen der Ventilkammer können vorteilhafterweise den Abschnitt des Filtermediums abgrenzen.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ventil mit einem Rahmen versehen oder umgeben sein. Der Rahmen kann die Ventilkammer umgeben. Die Ventilkammer kann zwischen dem wenigstens einen zweiten Fluideinlass, der durch das wenigstens eine Ventil geöffnet und verschlossen werden kann, und einer Außenkontur des Filterelementes angeordnet sein. Der Rahmen kann vorteilhafterweise den abgrenzbaren Abschnitt des Filtermediums abgrenzen. Sofern das Filterelement ansonsten selbst mit einem das Filtermedium blockierenden Medium, insbesondere Wasser, Eis oder Schnee, beaufschlagt wird, kann dieser Rahmen das blockierende Medium von der durch das wenigstens eine Ventil ein- und ausschaltbaren Ventilkammer fern halten. Damit kann ein Innenraum der Ventilkammer zum Zuführen von Fluid ohne blockierendes Medium, insbesondere schneefreier Luft, verwendet werden.
Vorteilhafterweise können innerhalb des Rahmens mehrere Ventilkörper und Ventilsitze angeordnet sein. Auf diese Weise kann einfach eine Durchströmmenge über den wenigstens einen zweiten Fluideinlass vergrößert werden.
Vorteilhafterweise kann der abgrenzbare Abschnitt des Filtermediums etwa 10% bis etwa 30% der Außenfläche des Filterelementes ausmachen. So kann einerseits die Reinigung des Fluids mit einem hohen Wirkungsgrad erfolgen. Andererseits kann auch ein rascher Abbau des blockierenden Mediums, insbesondere ein rasches Abtauen von Schnee und/oder Eis, in anderen Bereichen des Filterelementes erfolgen. Gegebenenfalls kann gegebenenfalls der Rahmen, der von dem wenigstens einen zweiten Lufteinlass bis zu dem Filterelement vorgesehen ist, etwa 10% bis etwa 30% der Außenfläche des Filterelementes einbeziehen.
Insbesondere bei der Verwendung des Filterelements für ein gasförmiges Fluid kann vorteilhafterweise innerhalb des Rahmens an dem Filtergehäuse eine Öffnung nach außen zum Austragen von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann sich der wenigstens eine zweite Fluideinlass in einem geodätisch unteren Bereich des Filtergehäuses befinden. Für den Fall, dass sich in dem Filtergehäuse Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ansammelt, kann die Flüssigkeit über einen insbesondere kleinen Flüssigkeitsauslass, insbesondere Wasserauslass, nach außen abgeführt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können der wenigstens eine erste Fluideinlass und der wenigstens eine zweite Fluideinlass mit unterschiedlichen Ansaugstellen für das Fluid verbunden sein.
Auf diese Weise können die beiden Fluideinlässe mit Fluid mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Druck, beaufschlagt werden.
Insbesondere kann eine Einlassseite des wenigstens einen zweiten Fluideinlasses an einer geschützten Stelle angeordnet sein. So kann verhindert werden, dass mit dem Fluid durch das wenigstens eine Ventil ein das Filterelement blockierendes Medium, insbesondere schneebelastete Luft, eintreten kann.
Vorteilhafterweise kann gegebenenfalls der wenigstens eine zweite Lufteinlass in einem Bereich angeordnet sein, der nahe einem beim Betrieb der Brennkraftmaschine warmen Bauteil liegt.
Bei dem Einsatz als Luftfilter kann vorteilhafterweise der wenigstens eine erste Lufteinlass mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verbunden sein. Eine Einlassseite des wenigstens einen zweiten Lufteinlasses hingegen kann geschützt an einer Stelle angeordnet sein, an der bereits durch den Motor vorgewärmte Warmluft angesaugt werden kann. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass bei Beaufschlagung des wenigstens einen ersten Lufteinlasses und/oder des Filterelements im Strömungsweg des wenigstens einen Lufteinlasses, insbesondere mit Schnee oder Eis, die Filterfunktion beeinträchtigt wird.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine zweite Lufteinlass mit einem Ansaugrohr versehen sein. Das Ansaugrohr kann sich vorteilhafterweise bis zu einem aufgewärmten Bauteil hin erstrecken. Vorteilhafterweise kann die Einlassseite des wenigstens einen zweiten Lufteinlasses im Bereich eines Abgaskrümmers oder eines Auspuffteils der Brennkraftmaschine angeordnet sein.
Das Filterelement kann vorteilhafterweise als Hohlfilterelement, insbesondere Rundfilterelement mit einem runden Querschnitt, ovales Rundfilterelement, konisches Rundfilterelement, konisch-ovales Rundfilterelement ausgestaltet sein. Es kann auch ein Hohlfilterelement mit einem andersartigen, insbesondere eckigen, Querschnitt vorgesehen sein. Bei dem Hohlfilterelement kann ein Filtermedium umfangsmäßig geschlossen geformt sein, so dass es einen Elementinnenraum umgibt. Das Hohlfilterelement kann vorteilhafterweise bezüglich der Elementachse konzentrisch aufgebaut sein.
Das Filterelement kann statt als Hohlfilterelement auch als Flachfilterelement realisiert sein, bei dem das Filtermedium nicht umfangsmäßig zu einem Hohlkörper geschlossen ist.
Anstatt als Flachfilterelement oder Hohlfilterelement kann das Filterelement auch andersartig ausgestaltet sein.
Das Filterelement kann vorteilhafterweise austauschbar in dem Filtergehäuse angeordnet werden. Hierzu kann das Filtergehäuse vorteilhafterweise öffenbar ausgestaltet sein. Das Filtergehäuse kann wenigstens zweiteiliges sein. Es kann vorteilhafterweise einen Gehäusetopf und einen Gehäusedeckel aufweisen, die wenigstens teilweise voneinander getrennt werden können. Vorteilhafterweise kann der Gehäusedeckel schwenkbar an dem Gehäusetopf angeordnet sein.
Alternativ kann das Filterelement fest, nicht separat austauschbar, in dem Filtergehäuse angeordnet sein. In diesem Fall kann es sich bei dem Filter um einen Wechselfilter handeln. Der Wechselfilter kann komplett ausgetauscht werden.
Der wenigstens eine Ventilkörper kann vorteilhafterweise an einer Umfangsseite des wenigstens einen Hohlfilterelements angeordnet sein. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Hohlfilterelement einfach mittels einer Steckbewegung und/oder Schwenkbewegung so in das offene Filtergehäuse eingebracht werden, dass der wenigstens eine Ventilkörper mit dem wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz übereinstimmt. Die Steckbewegung und/oder Schwenkbewegung kann vorteilhafterweise zumindest in ihrer Endphase etwa radial zu der Elementachse des wenigstens einen Hohlfilterelements verlaufen. Vorteilhafterweise kann sich die Ventilachse des wenigstens einen Ventilkörpers radial zu der Elementachse des Hohlfilterelements erstrecken.
Bei einem Flachfilterelement kann vorteilhafterweise die Ventilachse des wenigstens einen Ventils zumindest in der Endphase der Steckbewegung und/oder Schwenkbewegung des Filterelements in das Filtergehäuse in Richtung der Bewegungsachse verlaufen.
Vorteilhafterweise können mehrere Ventilkörper an dem Filterelement, insbesondere einer Umfangsseite des wenigstens einen Hohlfilterelements angeordnet sein. Vorteilhafterweise können die Ventilachsen der Ventilkörper in einer Ebene angeordnet sein. Vorteilhafterweise können die Ventilachse entlang einer zu der Elementachse des wenigstens einen Hohlfilterelements parallelen Achse an der Umfangsseite des Hohlfilterelements angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein Platzbedarf für die Ventile umfangsmäßig bezüglich der Elementachse minimiert werden.
Wenigstens ein Ventilkörper kann vorteilhafterweise an einer Stirnseite des Hohlfilterelements angeordnet sein.
Das Filtermedium des Filterelements kann vorteilhafterweise zickzackförmig gefaltet sein.
Vorteilhafterweise kann an wenigstens einer, insbesondere rohseitigen, Seite des Filtermediums ein Vorfiltermedium, insbesondere Vorvlies, zur Grobabscheidung von Partikeln angeordnet sein.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch den Filter dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Ventilkörper an dem Filterelement befestigt ist.
Die oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Filterelement und dessen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für den erfindungsgemäßen Filter und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen entsprechend und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. 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
1 einen Längsschnitt eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine mit zwei Nebenlufteinlässen, an denen jeweils ein Schirmventil angeordnet ist;
2 einen Querschnitt des Luftfilters aus der 1 entlang der dortigen Schnittlinie II-II;
3 eine perspektivische Detailansicht des Luftfilters aus den 1 und 2 im Bereich eines der Nebenlufteinlässe;
4 eine perspektivische Darstellung eines der Schirmventile des Luftfilters aus den 1 bis 3.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein Luftfilter 10 für Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in einem Längsschnitt gezeigt. 2 zeigt den Luftfilter 10 in einem Querschnitt.
Der Luftfilter 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Gehäusetopf 14, in den 1 und 2 unten, der mit einem Gehäusedeckel 16 verschlossen ist. Der Gehäusetopf 14 weist ein in der 1 gezeigtes Reinluftauslassrohr 18 sowie ein in der 2 dargestelltes Rohluftansaugrohr 20 auf. Das Rohluftansaugrohr 20 bildet einen ersten Lufteinlass.
Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich ein austauschbares Rundfilterelement 22, das ein zickzackförmig gefaltetes, bezüglich einer Elementachse 24 umfangsmäßig geschlossenes Filtermedium 26 aufweist. Das Rundfilterelement 22 kann, wie in den 1 und 2 durch Pfeile 28 und 30 angedeutet ist, von der zu filtrierenden Luft bezüglich der Elementachse 24 von radial außen nach radial innen durchströmt werden.
Das Filtermedium 26 ist koaxial auf einem Stützrohr 32 angeordnet. Das Stützrohr 32 dichtet das Rundfilterelement 22 über eine zusätzliche Dichtung 34 an einem nach innen geführten Stutzen 36 des Reinluftauslassrohrs 18 ab.
Auf der dem Reinluftauslassrohr 18 gegenüber liegenden Stirnseite ist das Rundfilterelement 22 mit einer geschlossenen Endscheibe 38 versehen. Die Endscheibe 38 weist mittig ein Fixierungselement 40 auf. Das Fixierungselement 40 liegt an einer Gehäusestruktur 42 des Gehäusetopfs 14 auf. Das Fixierungselement 40 positioniert das Rundfilterelement 22 in dem Gehäuse 12.
Der Gehäusedeckel 16 ist an dem Gehäusetopf 14 schwenkbar befestigt. Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Gehäusedeckel 16 zum Öffnen des Gehäuses 12 nach oben geschwenkt werden. So gibt der Gehäusedeckel 16 einen Innenraum 44 des Gehäuses 12 frei, um das Rundfilterelement 22 austauschen zu können. An seiner radial äußeren Umfangsseite, welche die Rohluftseite bildet, weist das Rundfilterelement 22 ein Vorvlies 46 auf. Das Vorvlies 46 dient insbesondere zur Abscheidung von Grobpartikeln. Das Vorvlies 46 erstreckt sich über die gesamte radial äußere Umfangsseite des Rundfilterelements 22.
An einer Innenseite seines Gehäusebodens 48 besitzt der Gehäusetopf 14 einen Rahmen 50. Der Rahmen 50 besteht aus zwei parallelen umfangsmäßigen Rahmenteilen 52, die in 1 gezeigt sind, und aus zwei dazu senkrecht verlaufenden axialen Rahmenteilen 54, die in 2 gezeigt sind. Die umfangsmäßigen Rahmenteile 52 erstrecken sich bezüglich der Elementachse 24 umfangsmäßig und radial. Die axialen Rahmenteile 54 erstrecken sich axial und radial. Der Rahmen 50 begrenzt umfangsseitig bezüglich der Elementachse 24 eine Ventilkammer 56 zwischen dem Gehäuseboden 48 und dem Rundfilterelement 22. Der Rahmen 50 erstreckt sich bis zu dem Vorvlies 46 des Rundfilterelements 22. Der Rahmen 50 grenzt also einen Nebenabschnitt 58 des Filtermediums 26 und des Vorvlieses 46 ab. Der Rahmen 50 bezieht etwa 10% bis etwa 30% der Außenfläche des Rundfilterelements 22 ein.
Bei eingebautem Rundfilterelement 22 sind innerhalb des Rahmens 50 zwei Schirmventile 60 angeordnet. Die Schirmventile 60 befinden sich jeweils an einem Nebenlufteinlass 62 des Gehäusetopfs 14 für Verbrennungsluft. Die Nebenlufteinlässe 62 bilden jeweils zweite Lufteinlässe für das Gehäuse 12. Die beiden Schirmventile 60 sind in Funktion und Aufbau identisch. Jeweilige Ventilkörper 64 der Schirmventile 60 sind an der bezüglich der Elementachse 24 radial äußeren Umfangsseite des Rundfilterelements 22 befestigt. Sie befinden sich innerhalb des durch den Rahmen 50 abgegrenzten Nebenabschnitts 58 des Filtermediums 26. Gedachte Ventilachsen 66 der Schirmventile 60 befinden sich in einer Ebene mit der Elementachse 24 des Rundfilterelements 22. Sie erstrecken sich jeweils radial zur Elementachse 24. Die Schirmventile 60 befinden sich insgesamt an einer Umfangsseite des Rundfilterelements 22.
Sollten über das Rohluftansaugrohr 20 mit der zu reinigenden Rohluft, in 2 angedeutet durch gestrichelte Pfeile 68, auch Schnee oder Schneekristalle einströmen und sich auf dem Rundfilterelement 22 absetzen und damit die Luftdurchlässigkeit durch das Rundfilterelement 22 erhöhen, wird innerhalb des Rahmens 50 in dem Nebenabschnitt 58 die Oberfläche des Rundfilterelements 22 frei sein. Aufgrund eines durch die Schneebeladung erhöhten Unterdrucks innerhalb des Rundfilterelements 22 können sich die Schirmventile 60 öffnen und Luft kann, in den 1 und 2 angedeutet durch gestrichelte Pfeile 70, durch die Nebenlufteinlässe 62 aus dem Bereich unterhalb des Gehäuses 12 zu dem Rundfilterelement 22 einströmen. Dadurch wird die Brennkraftmaschine auch bei Schneebefall über das Rundfilterelement 22 mit Luft, angedeutet durch die gestrichelten Pfeile 30, versorgt. Außerdem führt die Luft, welche durch die Nebenlufteinlässe 62 zuströmt, zu einem Erwärmen des Rundfilterelements 22. Dies bewirkt, dass der am Rundfilterelement 22 abgelagerte Schnee abtaut. Auf diese Weise werden die mit Schnee verblockten Abschnitte des Rundfilterelements 22 wieder frei und können von Ansaugluft aus dem Rohluftansaugrohr 20 durchströmt werden.
Die 3 zeigt beispielhaft eines der Schirmventile 60 von der Unterseite des Gehäusetopfs 14 aus betrachtet. Ein bezüglich der Ventilachse 66 radial äußerer Dichtabschnitt 72 des Ventilkörpers 64 des Schirmventils 60 liegt in der Schließstellung auf einem umlaufenden Steg 74 des Gehäusetopfs 14 auf. Der Steg 74 erstreckt sich an der dem Rundfilterelement 22 zugewandten Innenseite des Gehäusetopfs 14. Der Steg 74 bildet einen Ventilsitz des Schirmventils 60.
Einer der Ventilkörper 64 ist beispielhaft im Detail in der 4 gezeigt. Der Ventilkörper 64 besteht aus einem elastischen Fluorsilikon. Der Ventilkörper 64 ist insgesamt schirmförmig aufgebaut. Seine konkave Seite zeigt in eingebauten Zustand zu dem Gehäuseboden 48 des Gehäusetopfs 14. Er ist bezüglich der Ventilachse 66 rotationssymmetrisch. An seiner Innenseite, welche in montiertem Zustand von der radial äußeren Umfangsseite des Rundfilterelements 22 abgewandt ist, weist der Ventilkörper 64 einen abgeflachten, zur Ventilachse 66 koaxialen Zylinderabschnitt 76 auf. Der Zylinderabschnitt 76 dient als Halteabschnitt des Ventilkörpers 64. In dem Zylinderabschnitt 76 ist eine durchgängige, zu beiden Grundseiten des Zylinderabschnitts 76 offene Aufnahmeöffnung 78 angeordnet. Die Aufnahmeöffnung 78 ist koaxial zu der Ventilachse 66. In der Aufnahmeöffnung 78 steckt ein Befestigungsstift 80 zum Tragen des Ventilkörpers 64. Der Befestigungsstift 80 erstreckt sich ebenfalls koaxial zur Ventilachse 66. Der Befestigungsstift 80 ist mit einem Ende auf die radial äußere Umfangsseite des Vorvlieses 46 des Rundfilterelements 22 aufgeklebt.
Das Schirmventil 60 kann durch einen Unterdruck in der Ventilkammer 56 gegenüber dem Umgebungsdruck geöffnet werden. Dabei wird der radial äußere Dichtabschnitt 72 von dem Steg 74, der den Ventilsitz am Gehäusetopf 14 bildet, etwa axial zur Ventilachse 66 weg gebogen, also weg bewegt, und so der entsprechenden Nebenlufteinlass 62 freigegeben. Je nach gewünschtem Öffnungsdruck sind die Schirmventile 60 konstruktiv entsprechend gestaltet. Die inneren Elastizitäten der Ventilkörper 64 sorgen für eine zuverlässige Funktionsweise der Schirmventile 60.

Claims

Filterelement (22) eines Filters (10) für Fluid, das in einem Filtergehäuse (12), das wenigstens einen ersten Fluideinlass (20), wenigstens einen zweiten Fluideinlass (62) und wenigstens einen Fluidauslass (18) aufweist, so angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Fluidauslass (18) von dem wenigstens einen ersten Fluideinlass (20) und dem wenigstens einen zweiten Fluideinlass (62) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Filterelement (22) wenigstens ein Ventilkörper (64) wenigstens eines Ventils (60) befestigt ist, mit dem wenigstens ein zweiter Fluideinlass (62) verschließbar und öffenbar ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (64) wenigstens einen Dichtabschnitt (72) aufweist, der relativ zu dem Filterelement (22) bewegbar ist.
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Dichtabschnitt (72) elastisch relativ zu dem Filterelement (22) bewegbar ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (64) wenigstens abschnittsweise aus einem elastischen Material ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (64) auf seiner dem Filterelement (22) abgewandten Seite konkav gewölbt ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (64) mittels eines Befestigungselements (80) an dem Filterelement (22) befestigt ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (64) in einem abgrenzbaren Abschnitt (58) eines Filtermediums (26) des Filterelements (22) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Fluideinlass (20) und der wenigstens eine zweite Fluideinlass (62) mit unterschiedlichen Ansaugstellen für das Fluid verbunden sind.
Filter (10) für Fluid mit einem Filtergehäuse (12), das wenigstens einen ersten Fluideinlass (20), wenigstens einen zweiten Fluideinlass (62) und wenigstens einen Fluidauslass (18) aufweist und in dem wenigstens ein Filterelement (22), so angeordnet werden kann, dass es den wenigstens einen Fluidauslass (18) von dem wenigstens einen ersten Fluideinlass (20) und dem wenigstens einen zweiten Fluideinlass (62) trennt, und mit wenigstens einem Ventil (60), mit dem wenigstens ein zweiter Fluideinlass (62) verschließbar ist, das wenigstens einen gehäuseseitigen Ventilsitz (74) und wenigstens einen Ventilkörper (64) mit wenigstens einem Dichtabschnitt (72) aufweist, wobei wenigstens der wenigstens eine Dichtabschnitt (72) relativ zu dem wenigstens einen Ventilsitz (74) bewegbar ist und mit dem Ventilsitz (74) schließend zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (64) an dem wenigstens einen Filterelement (22) befestigt ist.