DE102013019689A1

DE102013019689A1 - Ventil eines Luftdurchlasses eines Luftfiltergehäuses und Luftfiltergehäuse

Info

Publication number: DE102013019689A1
Application number: DE102013019689.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Weber
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Es werden ein Ventil (42), insbesondere ein Umgehungsventil, eines Luftdurchlasses (24), insbesondere eines Lufteinlasses, eines Luftfiltergehäuses (12), insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und ein Luftfiltergehäuse (12) beschrieben. Das Ventil (42) umfasst wenigstens eine Durchlassöffnung (72) für Luft. Ein Ventilkörper (44) ist in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) zum Schließen und Öffnen axial zu einer Ventilachse (50) bewegbar. Mit wenigstens einem elastischen Element (46) kann der Ventilkörper (44) in seiner Grundposition gehalten oder in diese gebracht werden. Gegen die Rückstellkraft des wenigstens einen elastischen Elements (46) kann der Ventilkörper (44) aus seiner Grundposition in eine Öffnungsposition gebracht werden. Mit wenigstens einem Führungselement (60) kann der Ventilkörper (44) in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) wenigstens geführt werden. Der Ventilkörper (44) weist einen Verschlussabschnitt (48) zum Verschließen der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) und wenigstens zwei Führungsarme (60) als Führungselemente zum Führen des Ventilkörpers (44) in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) auf.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Umgehungsventil, eines Luftdurchlasses, insbesondere eines Lufteinlasses, eines Luftfiltergehäuses, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Durchlassöffnung für Luft, mit einem Ventilkörper, der in der wenigstens einen Durchlassöffnung zum Schließen und Öffnen axial zu einer Ventilachse bewegbar ist, mit wenigstens einem elastischen Element, mit dem der Ventilkörper in seiner Grundposition gehalten oder in diese gebracht werden kann und gegen dessen Rückstellkraft der Ventilkörper aus seiner Grundposition in eine Öffnungsposition gebracht werden kann, und mit wenigstens einem Führungselement, mit dem der Ventilkörper in der wenigstens einen Durchlassöffnung wenigstens geführt werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Luftfiltergehäuse, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Ventil, insbesondere einem Umgehungsventil, eines Luftdurchlasses, insbesondere eines Lufteinlasses, mit wenigstens einer Durchlassöffnung für Luft, mit einem Ventilkörper, der in der wenigstens einen Durchlassöffnung zum Schließen und Öffnen axial zu einer Ventilachse bewegbar ist, mit wenigstens einem elastischen Element, mit dem der Ventilkörper in seiner Grundposition gehalten oder in diese gebracht werden kann und gegen dessen Rückstellkraft der Ventilkörper aus seiner Grundposition in eine Öffnungsposition gebracht werden kann, und mit wenigstens einem Führungselement, mit dem der Ventilkörper in der wenigstens einen Durchlassöffnung wenigstens geführt werden kann.
Stand der Technik
Aus der DE 103 32 453 A1 ist ein Luftfiltergehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einer ersten Lufteinlassöffnung und einer zweiten Lufteinlassöffnung bekannt. Die zweite Lufteinlassöffnung kann von einem Ventil gegenüber einer Umgebung geöffnet werden. Außerdem weist das Luftfiltergehäuse eine Luftauslassöffnung auf. Zwischen den Lufteinlassöffnungen und der Luftauslassöffnung ist ein Filterelement angeordnet. Der ersten Lufteinlassöffnung ist ein erster Filterabschnitt und der zweiten Lufteinlassöffnung ein zweiter Filterabschnitt zugeordnet. Das Ventil ist druckgesteuert. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Luftfiltergehäuses ist ein Motorenbetrieb auch dann noch möglich, wenn der Luftfilter von Schnee verstopft ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil und ein Luftfiltergehäuse der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem das Ventil möglichst einfach, insbesondere mit möglichst wenigen Bauteilen, realisiert ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper einen Verschlussabschnitt zum Verschließen der wenigstens einen Durchlassöffnung und wenigstens zwei Führungsarme als Führungselemente zum Führen des Ventilkörpers in der wenigstens einen Durchlassöffnung aufweist.
Erfindungsgemäß sind der Verschlussabschnitt und die wenigstens zwei Führungsarme an dem Ventilkörper realisiert. Das Luftfiltergehäuse, insbesondere der Luftdurchlass, muss lediglich die wenigstens eine Durchlassöffnung aufweisen, in der der Ventilkörper bewegbar angeordnet ist. Auf diese Weise ist es im Unterschied zu marktüblichen Ventilen nicht erforderlich, dass das Ventil einen separaten Ventilkäfig und separate Führungsteile aufweist. So kann die Anzahl der erforderlichen Bauteile reduziert werden. Im Übrigen können so auch die Kosten reduziert werden.
Vorteilhafterweise kann der Ventilkörper aus einem Kunststoff sein. Aus Kunststoff können auch elastische Abschnitte des Ventilkörpers einfach realisiert werden. Vorteilhafterweise kann der Ventilkörper, insbesondere der Verschlussabschnitt, als Zweikomponentenbauteil realisiert sein. Vorteilhafterweise kann der Ventilkörper Polyamid (PA), insbesondere Polycaprolactam (PA6), und/oder Glasfasern, insbesondere PA6 GF30, welches einen Anteil von 30% Glasfasern aufweist, und/oder thermoplastisches Elastomer (TPE) aufweisen.
Vorteilhafterweise können der Verschlussabschnitt und die wenigstens zwei Führungsarme des Ventilkörpers einstückig miteinander verbunden sein. Auf diese Weise ist eine separate Verbindung zwischen den Führungsarmen und dem Verschlussabschnitt nicht erforderlich. Außerdem sind so die Führungsarme stabil mit dem Verschlussabschnitt verbunden.
Die Verwendung von wenigstens zwei Führungsarmen hat den Vorteil, dass der Ventilkörper gleichmäßig in der wenigstens einen Durchlassöffnung gehalten und/oder geführt werden kann. Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Führungsarme bezüglich einer Ventilachse umfangsmäßig verteilt angeordnet sein. Bevorzugt können sie umfangsmäßig gleichmäßig verteilt angeordnet sein.
Vorteilhafterweise können auch mehr als zwei Führungsarme, bevorzugt zwischen drei und sechs Führungsarme, vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Führung des Ventilkörpers in der wenigstens einen Durchlassöffnung verbessert werden. Ferner kann so der Ventilkörper noch gleichmäßiger und stabiler in der wenigstens einen Durchlassöffnung gehalten und gestützt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens einer der Führungsarme wenigstens teilweise elastisch sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Führungsarm relativ zu dem Verschlussabschnitt und/oder dem wenigstens einen anderen Führungsarm gebogen werden. So kann ein Einbau, insbesondere ein Einstecken, des Ventilkörpers in die wenigstens eine Durchlassöffnung vereinfacht werden. Der wenigstens eine Führungsarm kann beim Einbau bezüglich der Ventilachse des Ventils nach radial innen gebogen werden, um einen Außendurchmesser einer Umhüllenden der wenigstens zwei Führungsarme zu verringern. So kann der Ventilkörper mit den Führungsarmen voran in die Durchlassöffnung gesteckt werden. In der wenigstens einen Durchlassöffnung kann der wenigstens eine elastische Führungsarm sich entspannen und seine ursprüngliche Form einnehmen, um den Ventilkörper in der Durchlassöffnung besser halten, stützen und führen zu können.
Eine Ausdehnung des Ventilkörpers, insbesondere des Verschlussabschnitts mit den Führungsarmen, axial zur Ventilachse kann zwischen etwa 30 mm und 40 mm betragen.
Vorteilhafterweise kann ein Außendurchmesser einer Umhüllenden der radial äußeren Umfangsseiten der wenigstens zwei Führungsarme zumindest in einem jeweiligen Führungsabschnitt der Führungsarme kleiner sein als der kleinste Innendurchmesser der wenigstens einen Durchlassöffnung. Die Führungsabschnitte können vorteilhafterweise zu dem Verschlussabschnitt benachbart sein. In dem Bereich der Führungsabschnitte kann der Ventilkörper innerhalb der wenigstens einen Durchlassöffnung geführt werden. Auf diese Weise kann der Ventilkörper zumindest im Bereich der Führungsabschnitte nahezu reibungslos in der wenigstens einen Durchlassöffnung bewegt werden.
Vorteilhafterweise kann ein maximaler Außendurchmesser des Verschlussabschnitts, insbesondere einer Abschlussplatte, wenigstens so groß sein wie der kleinste Innendurchmesser der wenigstens einen Durchlassöffnung. Auf diese Weise kann der Verschlussabschnitt die wenigstens eine Durchlassöffnung abdecken.
Der kleinste Innendurchmesser der wenigstens einen Durchlassöffnung kann zwischen etwa 30 mm und etwa 40 mm betragen. Entsprechend kann der entsprechende Außendurchmesser des Ventilkörpers, insbesondere im Bereich des Verschlussabschnitts und/oder der Umhüllenden der Führungsabschnitte, zwischen etwa 30 mm bis etwa 40 mm betragen.
Ein Verhältnis des Innendurchmessers der wenigstens einen Durchlassöffnung zu einer Hubhöhe des Ventilkörpers kann vorteilhafterweise eine Öffnungscharakteristik, insbesondere eine Öffnungssteigung und/oder eine Öffnungsgeschwindigkeit, des Ventils definieren. Auf diese Weise kann das Ansprechverhalten des Ventils vorgegeben werden. Die Öffnungscharakteristik des Ventils kann durch ein Differenzdruck/Volumenstrom-Diagramm dargestellt werden. Bei dem Differenzdruck/Volumenstrom-Diagramm kann der Volumenstrom auf der Abszisse und der Differenzdruck auf der Ordinate eines kartesischen Koordinatensystems aufgetragen werden. Der Differenzdruck ist eine Druckdifferenz zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass.
Die Hubhöhe des Ventilkörpers kann als bezüglich der Ventilachse axialer Abstand der jeweiligen Positionen eines Referenzpunktes des Ventilkörpers, insbesondere des Verschlussabschnitts, relativ zum Luftdurchlass in der Öffnungsstellung und der Schließstellung des Ventils definiert werden. Die Hubhöhe des Ventilkörpers kann vorteilhafterweise zwischen etwa 5 mm und etwa 6 mm betragen.
Vorteilhafterweise kann eine Öffnungskurve in dem Differenzdruck/Volumenstrom-Diagramm möglichst flach sein. Dies bedeutet, dass bei zunehmendem Volumenstrom eine Änderung des Differenzdrucks möglichst gering ausfällt. So kann ein gleichmäßiges und präzises Öffnen des Ventils bei zunehmendem Volumenstrom realisiert werden. Der Luftstrom durch das Ventil kann so bedarfsgerecht und genau gesteuert werden.
Vorteilhafterweise kann bei offenem Ventil ein Differenzdruck zwischen etwa 80 hPa und etwa 120 hPa herrschen. Vorteilhafterweise kann insbesondere bei vorgenanntem Differenzdruck bei offenem Ventil ein Luftvolumen von zwischen etwa 0,5 m³/min und mehr als etwa 3,5 m³/min, insbesondere zwischen etwa 1 m³/min und etwa 2,36 m³/min, strömen. Vorteilhafterweise kann so eine Luftmasse von zwischen etwa 80 kg/h und mehr als etwa 170 kg/h durch das offene Ventil strömen. Der Volumenstrom bei offenem Ventil kann abhängig von einer Rückstellkraft des wenigstens einen elastischen Elements, insbesondere einer Härte der Feder, eingestellt werden.
Bei geschlossenem Ventil kann zwischen dem Ventileinlass und dem Ventilauslass ein Differenzdruck von weniger als etwa 20 hPa herrschen. Der Volumenstrom bei geschlossenem Ventil kann insbesondere bei vorgenanntem Differenzdruck weniger als 50 l/min betragen. Das kann einer Luftmasse von weniger als 3,6 kg/h entsprechen.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Verschlussabschnitt eine Abschlussplatte aufweisen. Die Ventilachse kann vorteilhafterweise senkrecht durch die Abschlussplatte führen. Vorteilhafterweise kann die Abschlussplatte einen runden Außenquerschnitt aufweisen. Auf diese Weise kann der Ventilkörper in unterschiedlichen Drehpositionen bezüglich der Ventilachse angeordnet werden. Es ist so nicht erforderlich beim Zusammenbau des Ventils auf die Orientierung des Ventilkörpers zu achten. Auf diese Weise kann der Einbau des Ventilkörpers in die wenigstens eine Durchlassöffnung vereinfacht werden.
Der wenigstens eine Verschlussabschnitt und/oder die wenigstens eine Durchlassöffnung können statt eines runden Querschnitts auch einen andersartigen Querschnitt, insbesondere einen ovalen Querschnitt, aufweisen.
Der Verschlussabschnitt kann insgesamt eine etwa becherartige Form aufweisen. Der Verschlussabschnitt kann koaxial zur Ventilachse angeordnet und axial bewegbar sein. Die Abschlussplatte kann gegebenenfalls den Boden des Verschlussabschnitts wenigstens mit bilden. Die Abschlussplatte kann eine Umfangswand des Verschlussabschnitts bezüglich der Ventilachse radial außen überragen. Ein Außendurchmesser der Abschlussplatte kann größer sein als ein größter Innendurchmesser der wenigstens einen Durchlassöffnung. So kann der Verschlussabschnitt mit der Abschlussplatte die wenigstens eine Durchlassöffnung vollständig abdecken. Ein etwaiger Dichtsitz kann sich radial innerhalb einer axialen Projektion des radial äußeren Randes der Abschlussplatte befinden. Auf diese Weise kann der Dichtsitz durch die Abschlussplatte geschützt werden.
Die wenigstens zwei Führungsarme können an der Abschlussplatte oder der Umfangswand des becherartigen Verschlussabschnitts angeordnet sein. Die wenigstens zwei Führungsarme können sich vorteilhafterweise insbesondere in den Führungsabschnitten wenigstens teilweise parallel zur Ventilachse erstrecken. Auf diese Weise kann der Ventilkörper bei einer Axialbewegung gleichmäßiger in der wenigstens einen Durchlassöffnung geführt werden.
Wenigstens einer der wenigstens zwei Führungsarme kann wenigstens eine Stufe, eine Biegung oder einen Knick aufweisen. Auf diese Weise kann ein Querschnitt einer gedachten Umhüllenden der bezüglich der Ventilachse radial äußeren Seiten der Führungsarme in axialer Richtung variieren.
Der Luftdurchlass kann vorteilhafterweise dem Einlassen und/oder dem Auslassen von Luft in das oder aus dem Luftfiltergehäuse dienen. Es kann sich also um einen Lufteinlass oder einem Luftauslass handeln.
In dem Luftfiltergehäuse kann wenigstens ein Filterelement so angeordnet sein, dass es den wenigstens einen Lufteinlass von dem wenigstens einen Luftauslass trennt. Bei dem wenigstens einen Filterelement kann es sich um ein so genanntes Flachfilterelement, ein Hohlfilterelement, insbesondere ein so genanntes Rundfilterelement, oder ein andersförmiges Filterelement handeln.
Bei einem Hohlfilterelement ist ein Filtermedium zu einem Filterbalg geformt, der wenigstens in einer Umfangsrichtung geschlossen ist. Vorteilhafterweise kann das Filtermedium insbesondere zickzackförmig gefaltet sein. Auf diese Weise kann ein in seinem Querschnitt sternförmiger Filterbalg realisiert werden. Das Hohlfilterelement kann insbesondere einen runden Querschnitt (Rundfilterelement), einen ovalen Querschnitt (ovales Rundfilterelement) oder einen eckigen Querschnitt aufweisen. Das Hohlfilterelement kann eine konische Form aufweisen. Derartige Rundfilterelemente können als konische Rundfilterelemente oder konisch-ovale Rundfilterelemente bezeichnet werden.
Im Unterschied zum Hohlfilterelement ist bei einem Flachfilterelement das Filtermedium nicht zu einem umfangsmäßig geschlossenen Filterbalg geformt. Der Filterbalg bei dem Flachfilterelement ist ”offen”. Dabei können der Verlauf der Anströmseite und/oder der Abströmseite eben oder gebogen sein. Eine Höhe des Filterbalges in Strömungsrichtung kann quer zur Strömungsrichtung variieren.
Das Ventil kann vorteilhafterweise auf einer Einlassseite des Luftfiltergehäuses, insbesondere einer Rohluftseite des Filterelements, eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann das Ventil in einer Umgehungsluftleitung, insbesondere einem Bypass, angeordnet sein. Mit der Umgehungsluftleitung kann eine Primärluftleitung oder Hauptluftleitung unter bestimmten Umständen, insbesondere wenn die Primärluftzuführung gestört ist, umgangen werden. Mit dem Ventil kann ein Luftstrom durch die Umgehungsleitung gesteuert werden.
Bei der Anordnung des Ventils in der Umgehungsluftleitung kann eine Ansaugung von Luft aus einem Motorraum mit dem Ventil gesteuert werden. So kann auch bei einer durch äußere Umstände, insbesondere Schnee- oder Eisbefall, verschlossenen Primärluftleitung eine Versorgung der Brennkraftmaschine mit Luft gewährleistet werden. Die Umgehungsleitung kann vorteilhafterweise in einen geschützten, insbesondere auch verhältnismäßig warmen, Bereich des Motorraums eine Umgehungsluftansaugstelle aufweisen. So kann verhindert werden, dass ein Kraftfahrzeug nach oder bei starkem Schneebewurf liegen bleibt. Das Ventil kann vorteilhafterweise in einen abgetrennten Bereich, insbesondere eine Umgehungsluftkammer, auf der Rohluftseite des Filterelements münden.
Vorteilhafterweise kann ein Teil eines Anschlusses für die Umgehungsluftleitung, insbesondere eines Umgehungslufteinlasses, den Luftdurchlass bilden. Der Luftdurchlass kann vorteilhafterweise einen zylinderartigen Umfangswandabschnitt aufweisen. Der Umfangswandabschnitt kann vorteilhafterweise die wenigstens eine Durchlassöffnung umgeben. Der Ventilkörper, insbesondere die wenigstens zwei Führungsarme, kann in dem Umfangswandabschnitt axial zur Ventilachse bewegt werden. Der Ventilkörper kann von dem Umfangswandabschnitt wenigstens teilweise umfangsmäßig umgeben sein. So kann der Ventilkörper in dem Luftdurchlass nach außen geschützt angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann das Ventil im Grundzustand geschlossen sein. Das wenigstens eine elastische Element kann so ausgestaltet und/oder angeordnet sein, dass es den Ventilkörper unterhalb eines Mindest-Differenzdrucks zwischen dem Ventileinlass und dem Ventilauslass, insbesondere im druckfreien Zustand, geschlossen hält oder schließt. Beim Überschreiten des Mindest-Differenzdrucks kann der Ventilkörper gegen die Rückstellkraft des wenigstens einen elastischen Elements geöffnet werden. Luft kann so durch das Ventil strömen.
Vorteilhafterweise kann der Verschlussabschnitt auf der dem Filterelement zugewandten Seite der wenigstens einen Durchlassöffnung angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Ventilkörper bei einem Unterdruck auf der Anströmseite des Filterelements gegenüber der Umgebung von der wenigstens einen Durchlassöffnung weg bewegt werden, so dass das Ventil geöffnet werden kann.
Bei der Verwendung des Ventils als Umgehungsventil eines Luftfiltergehäuses kann am Ventilauslass ein Druck anliegen, der einem Innendruck auf einer Reinseite des Filterelements etwa entsprechen kann. An dem Ventileinlass kann der Umgebungsdruck anliegen. Der Differenzdruck kann in diesem Fall die Druckdifferenz zwischen dem Druck auf der Reinluftseite des Filterelements und dem Umgebungsdruck sein. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine kann an der Reinluftseite ein Unterdruck gegenüber dem Umgehungsdruck entstehen. Das Ventil kann geöffnet werden, sobald der Differenzdruck die Rückstellkraft des wenigstens einen elastischen Elements übersteigt.
Das Ventil kann vorteilhafterweise in einer Umgehungseinlasskammer, insbesondere einer Bypasskammer, angeordnet sein. In Strömungsrichtung der Luft vor dem Filterelement kann zusätzlich ein Vorvlies angeordnet sein. Das Vorvlies kann vorteilhafterweise die Anströmseite des Filterelements, insbesondere eines Filterbalges, flächig, insbesondere vollständig, abdecken. Mit dem Vorvlies kann eine Trennwand zwischen der Umgehungseinlasskammer und einer Primäreinlasskammer des Luftfiltergehäuses abgedichtet werden. Die Abtrennung zwischen der Umgehungseinlasskammer und der Primäreinlasskammer kann dafür sorgen, dass der an die Umgehungseinlasskammer angrenzende Bereich des Filterelements insbesondere beim Ansaugen von Schnee mit der Primärluftleitung frei gehalten wird. So kann wenigstens ein Mindestvolumenstrom an Luft durch das Ventil, die Umgehungseinlasskammer und den entsprechenden Bereich des Filterelements der Brennkraftmaschine zugeleitet werden. Mit dem Mindestvolumenstrom kann der Motor zumindest eingeschränkt betrieben werden.
Die Fläche des Filterelements, die sich innerhalb der Umgehungskammer befindet, ist so bemessen, dass ein Mindestvolumenstrom an Luft durch das Luftfiltergehäuse realisiert werden kann, der einen Grundbetrieb der Brennkraftmaschine sicherstellt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens einer der Führungsarme wenigstens einen armseitigen Abstützabschnitt, insbesondere eine Rastnase, aufweisen, an dem sich das wenigstens eine elastische Element abstützen kann. Auf diese Weise kann eine elastische Rückstellkraft des wenigstens einen elastischen Element zwischen dem Luftfiltergehäuse, insbesondere dem Luftdurchlass, und dem Ventilkörper, insbesondere dem wenigstens einen Führungsarm, übertragen werden.
Der wenigstens eine armseitigen Abstützabschnitt kann sich vorteilhafterweise an einem freien Ende des wenigstens einen Führungsarms befinden. Auf diese Weise kann ein Raum zwischen dem wenigstens einen armseitigen Abstützabschnitt und wenigstens einem entsprechenden durchlassseitigen Abstützabschnitt für das wenigstens eine elastische Element auf Seiten des Luftfiltergehäuses, insbesondere des Luftdurchlasses, entsprechend vergrößert werden. Der Raum kann zur platzsparenden Unterbringung des wenigstens einen elastischen Elementes verwendet werden.
Der wenigstens eine armseitige Abstützabschnitt kann vorteilhafterweise an der bezüglich der Ventilachse radial äußeren Umfangsseite des wenigstens einen Führungsarms angeordnet sein. Auf diese Weise kann das wenigstens eine elastische Element außerhalb des Ventilkörpers angeordnet sein. Ein von Luft durchströmbarer Bereich innerhalb des Ventilkörpers kann so von dem elastischen Element frei bleiben.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine armseitige Abstützabschnitt wenigstens eine Rastnase aufweisen. Eine dem Verschlussabschnitt bezüglich der Ventilachse axial abgewandte Seite der wenigstens einen Rastnase kann schräg zur Ventilachse verlaufen. Die schräge Seite der wenigstens einen Rastnase kann vorteilhafterweise in einer Einsteckrichtung des Ventilkörpers in die wenigstens eine Durchlassöffnung vorne sein. Die schräge Seite kann so als Führung oder Rampe dienen, so dass der wenigstens eine Führungsarm einfacher in die wenigstens eine Durchlassöffnung gesteckt werden kann. Ferner kann so der wenigstens eine Führungsarm einfacher in ein insbesondere hohlzylinderförmiges elastisches Element eingesteckt werden. Die Rastnase kann hinter dem elastischen Element verrasten. Bei der Verwendung einer Schraubenfeder als elastisches Element kann die Rastnase hinter der Schraubenfeder einrasten und diese halten.
Der wenigstens eine durchlassseitige Abstützabschnitt kann vorteilhafterweise bezüglich der Ventilachse axial gegenüberliegend zu dem wenigstens einen armseitigen Abstützabschnitt angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine axiale Druckkraft oder Zugkraft zwischen dem wenigstens einen armseitigen Abstützabschnitt und dem wenigstens einen durchlassseitigen Abstützabschnitt besser übertragen werden. So kann der Ventilkörper einfacher in axialer Richtung mit einer Rückstellkraft beaufschlagt werden, welche diesen in seine Grundstellung bewegen kann oder dort halten kann.
Der wenigstens eine etwaige durchlassseitige Abstützabschnitt kann vorteilhafterweise bezüglich der Ventilachse radial innen oder radial außen wenigstens ein Begrenzungselement aufweisen. Auf diese Weise kann das elastische Element dort besser positioniert und/oder gehalten werden. Vorteilhafterweise kann das Begrenzungselement einen bezüglich der Ventilachse umfangsmäßigen Begrenzungskragen aufweisen. Der Begrenzungskragen kann umfangsmäßig durchgängig oder unterbrochen sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können der Verschlussabschnitt und der wenigstens eine Abstützabschnitt axial zur Ventilachse betrachtet auf gegenüberliegenden Seiten der wenigstens einen Durchlassöffnung angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Platzbedarf auf beiden Seiten der Durchlassöffnung jeweils optimal genutzt werden. Das wenigstens eine elastische Element kann vorteilhafterweise auf der Seite des wenigstens einen Abstützabschnitts angeordnet sein. Mit einem druckelastischen Element kann der Ventilkörper so in seiner Grundposition geschlossen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens einer der Führungsarme wenigstens einen Anschlagabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Anschlagabschnitt kann beim Öffnen des Ventils an einem die wenigstens eine Durchlassöffnung umgebenden Abschnitt, gegebenenfalls einem Rand eines Begrenzungskragens, auf Seiten des Luftfiltergehäuses, insbesondere des Luftdurchlasses, anschlagen. So kann eine Bewegung des Ventilkörpers axial zur Ventilachse begrenzt werden. Der Ventilkörper kann sich innerhalb des Bereiches zwischen dem wenigstens einen Anschlagabschnitt und dem Verschlussabschnitt oder gegebenenfalls dem Dichtsitz in axialer Richtung bewegen. Der wenigstens eine Anschlagabschnitt kann sich axial bezüglich der Ventilachse betrachtet hinter einem etwaigen Führungsabschnitt des wenigstens einen Führungsarms befinden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Anschlagabschnitt an oder neben einem Knick oder einer Biegung des wenigstens einen Führungsarms realisiert sein. Ein etwaiger Abstützabschnitt kann sich vorteilhafterweise auf der Seite des wenigstens einen Anschlagabschnitt befinden, welche dem Verschlussabschnitt axial abgewandt ist.
Ein Außenquerschnitt einer gedachten Umhüllenden, welche durch die wenigstens zwei Führungsarme auf Höhe des wenigstens einen Anschlagabschnitts aufgespannt wird, kann größer sein wenigstens als der kleinste Innenquerschnitt der wenigstens einen Durchlassöffnung. Auf diese Weise kann der Ventilkörper nicht durch die wenigstens eine Durchlassöffnung rutschen.
Der Außenquerschnitt der gedachten Umhüllenden auf Höhe des wenigstens einen Anschlagabschnitts kann kleiner sein als ein Innenquerschnitt des etwaigen hohlzylindrischen elastischen Elementes. Das hohlzylindrische elastische Element kann so die Führungsarme auf Höhe des wenigstens einen Führungsabschnitts und des wenigstens einen Anschlagabschnitts radial außen umgeben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können der Verschlussabschnitt und der wenigstens eine Anschlagabschnitt auf bezüglich der Luftströmung gegenüberliegenden Seiten der wenigstens einen Durchlassöffnung angeordnet sein. Auf diese Weise können der Verschlussabschnitt auf der einen axialen Seite der wenigstens einen Durchlassöffnung und der wenigstens eine Anschlagabschnitt auf der anderen axialen Seite jeweils die Bewegung des Ventilkörpers begrenzen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine elastische Element ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder, aufweisen. Mit einem Federelement kann einfach und präzise eine elastische Rückstellkraft für den Ventilkörper realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann das Federelement eine lineare Druckcharakteristik oder Zugcharakteristik aufweisen. So kann mit der Federkraft ein Öffnungspunkt für den Differenzdruck zwischen dem Ventileinlass und dem Ventilauslass, bei dem das Ventil geöffnet werden soll, genau definiert werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine elastische Element ein Druckelement sein oder aufweisen. Es kann vorteilhafterweise auf der dem Verschlussabschnitt gegenüberliegenden Seite der wenigstens einen Durchlassöffnung angeordnet sein. Das elastische Druckelement kann einfach zwischen dem wenigstens einen durchlassseitigen Abstützabschnitt und dem wenigstens einen armseitigen Abstützabschnitt angeordnet werden. Auf diese Weise kann das Ventil im Grundzustand, insbesondere im druckfreien Zustand, mit dem wenigstens einen elastischen Element geschlossen werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine elastische Element eine Schraubenfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder, aufweisen. Eine Schraubenfeder kann einfach bezüglich der Ventilachse radial außerhalb der wenigstens zwei Führungsarme angeordnet werden. Sie kann koaxial zur Ventilachse angeordnet werden. Die Schraubenfeder kann dabei zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, sein. Sie kann auch eine andersartige, insbesondere konische Form aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Verschlussabschnitt einen Dichtsitz aufweisen, der mit einem Ventilsitz dichtend zusammenwirken kann, welcher die wenigstens eine Durchlassöffnung auf Seiten des Luftdurchlasses umfangsmäßig umgeben kann.
Auf diese Weise kann die wenigstens eine Durchlassöffnung mit dem Ventilkörper dichter verschlossen werden.
Der Dichtsitz kann vorteilhafterweise auf der der wenigstens einen Durchlassöffnung zugewandten Seite des Verschlussabschnitts angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann der Dichtsitz bezüglich der Ventilachse radial außen am Verschlussabschnitt angeordnet sein. Der Dichtsitz kann eine bezüglich der Ventilachse ringförmig verlaufen. Der Dichtsitz kann gegenüber der Ventilachse unter einem Winkel von zwischen etwa 30 Grad und 60 Grad, bevorzugt etwa 45 Grad, geneigt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zwischen dem Verschlussabschnitt und dem Luftdurchlass wenigstens eine Dichtung, insbesondere eine O-Ring-Dichtung, angeordnet sein. Mit der wenigstens einen Dichtung kann im Schließzustand des Ventils die wenigstens einen Durchlassöffnung zusätzlich abgedichtet werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Dichtung zwischen dem Verschlussabschnitt und einem die wenigstens eine Durchlassöffnung umgebenden Bereich des Luftdurchlasses angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann der Verschlussabschnitt, insbesondere eine Umfangswand des Verschlussabschnitts, an seiner bezüglich der Ventilachse radial äußeren Umfangsseite eine Dichtungsaufnahme, insbesondere eine Nut, für die wenigstens eine Dichtung aufweisen.
Die wenigstens eine Dichtung, insbesondere die Dichtungsaufnahme, kann sich vorteilhafterweise zwischen der etwaigen Abschlussplatte und dem etwaigen Dichtsitz des Verschlussabschnitts befinden.
Mit einer O-Ring-Dichtung kann vorteilhafterweise in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung bezüglich der Ventilachse abgedichtet werden.
Ferner kann die wenigstens eine Dichtung als Dämpfungsmittel wirken. So können insbesondere betriebsbedingte Vibrationen auch in einem hochpulsativen Bereich des Ventils kompensiert werden. Geräusche, insbesondere ein Klappern, des Ventils kann so gedämpft werden.
Alternativ kann vorteilhafterweise, insbesondere bei der Anordnung des Ventils auf der Rohluftseite also stromaufwärts des wenigstens einen Filterelements, auf die wenigstens eine Dichtung, insbesondere O-Ring-Dichtung, und/oder auf die wenigstens eine Dichtungsaufnahme verzichtet werden. Das Ventil kann so einfacher, insbesondere mit weniger Bauteilen und/oder einem geringeren Montageaufwand, realisiert werden. Ferner kann so eine Verschleißanfälligkeit verringert werden.
Ferner wird die Aufgabe mit dem Luftfiltergehäuse erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper einen Verschlussabschnitt zum Verschließen der wenigstens einen Durchlassöffnung und wenigstens zwei Führungsarme als Führungselemente zum Führen des Ventilkörpers in der wenigstens einen Durchlassöffnung aufweist.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ventil und dessen vorteilhafter Ausführungsformen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für das erfindungsgemäße Luftfiltergehäuse und dessen vorteilhafte Ausführungsform entsprechend und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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
1 einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines Luftfiltergehäuses einer Brennkraftmaschine im Bereich eines Umgehungsventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei das Umgehungsventil geöffnet gezeigt ist;
2 einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines Luftfiltergehäuses im Bereich eines Umgehungsventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei das Umgehungsventil geöffnet gezeigt ist;
3 das geschlossene Umgehungsventil aus der 2.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist ein Längsschnitt eines Luftfilters 10 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Der Luftfilter 10 befindet sich in einem Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine und dient der Reinigung der Verbrennungsluft, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Der Luftfilter 10 umfasst ein Luftfiltergehäuse 12, das aus einem Einlassgehäuseteil 14, in der 1 unten, und einem Auslassgehäuseteil 16, oben, zusammengesetzt ist. Das Auslassgehäuseteil 16 kann von dem Einlassgehäuseteil 14 entfernt werden, sodass eine Einbauöffnung des Einlassgehäuseteils 14 freigegeben wird. In der Einbauöffnung kann ein Filterelement 18 platziert werden.
Das Auslassgehäuseteil 16 weist einen Luftauslass 20 auf, durch den gereinigte Luft aus dem Luftfiltergehäuse 12 heraus gelangen kann. Der Luftauslass 20 ist mit einer entsprechenden Luftleitung des Luftansaugtrakts verbunden.
Das Einlassgehäuseteil 14 verfügt über einen Primärlufteinlass 22 und einen Umgehungslufteinlass 24. Der Primärlufteinlass 22 ist mit einer Primärluftansaugstelle für die Verbrennungsluft verbunden. Der Umgehungslufteinlass 24 ist über eine Umgehungslufteinlassleitung mit einer entsprechenden Umgehungsluftansaugstelle verbunden. Die Umgehungsluftansaugstelle befindet sich geschützt beispielsweise vor Schneebefall im Motorraum des Kraftfahrzeugs. In der 1 sind der Luftauslass 20 und der Primärlufteinlass 22 nicht maßstabsgetreu gezeigt. In Wirklichkeit sind der Luftauslass 20 und der Primärlufteinlass 22 größer als der Umgehungslufteinlass 24.
Das Filterelement 18 ist in dem Luftfiltergehäuse 12 so angeordnet, dass es den Luftauslass 20 dicht von dem Primärlufteinlass 22 und dem Umgehungslufteinlass 24 trennt. Das Filterelement 18 ist ein sogenanntes Flachfilterelement. Das Filterelement 18 umfasst einen Filterbalg 26 aus einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium. Auf einer Reinluftseite 28, die dem Auslassgehäuseteil 16 zugewandt ist, ist der Filterbalg 26 von einer umfangsmäßig geschlossenen Elementdichtung 30 umgeben. Die Elementdichtung 30 dichtet das Filterelement 18 umfangsmäßig zusammenhängend gegen das Einlassgehäuseteil 14 ab. Eine Rohluftseite 32 des Filterbalges 26 ist auf der dem Einlassgehäuseteil 26 zugewandten Seite flächig von einem luftdurchlässigen Vorvlies 34 abgedeckt.
Eine Trennwand 36 unterteilt den Innenraum des Einlassgehäuseteils 14 in eine Primäreinlasskammer 38 und eine Umgehungseinlasskammer 40. Der Primärlufteinlass 22 führt in die Primäreinlasskammer 38. Der Umgehungslufteinlass 24 mündet in die Umgehungseinlasskammer 40. Ein dem Auslassgehäuseteil 16 zugewandter Rand der Trennwand 36 stützt sich dicht an dem Vorvlies 34 ab. Die Trennwand 36 trennt die Primäreinlasskammer 38 mithilfe des Vorvlieses 34 dicht von der Umgehungseinlasskammer 40.
In dem Umgehungslufteinlass 24 ist ein Umgehungsventil 42 angeordnet. Ein Ventileinlass des Umgehungsventils 42 ist strömungstechnisch der Umgehungsluftansaugstelle zugewandt. Ein Ventilauslass ist mit der Umgehungseinlasskammer 40 verbunden. Mit dem Umgehungsventil 42 kann ein Umgehungsluftstrom durch die Umgehungsluftleitung in die Umgehungseinlasskammer 40 gesteuert werden. Das Umgehungsventil 42 kann durch einen Differenzdruck zwischen dem Ventileinlass und dem Ventilauslass geöffnet und geschlossen werden. Am Ventileinlass liegt der Umgebungsluftdruck an. Am Ventilauslass liegt der Druck in der Umgehungseinlasskammer 40 an. Der Luftdruck in der Umgehungseinlasskammer 40 entspricht beim Betrieb der Brennkraftmaschine in der Regel einem Luftdruck auf der Reinluftseite 28 des Filterelements 18 in einer Auslasskammer 88 des Auslassgehäuseteils 16.
Das Umgehungsventil 42 umfasst einen Ventilkörper 44 und ein elastisches Element in Gestalt einer Ventilfeder 46. Der Ventilkörper 44 ist aus Kunststoff. Er weist einen becherartigen Verschlussabschnitt 48 auf, der sich auf der der Umgehungseinlasskammer 40 zugewandten Seite des Ventilkörpers 44 befindet. Ein Boden des Verschlussabschnitts 48 wird durch eine Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 48 gebildet. Die Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 48 ist der Umgehungseinlasskammer 40 zugewandt. Eine Umfangswand des Verschlussabschnitts 48 hat einen kleineren Außendurchmesser als die Abschlussplatte. Eine axiale Ausdehnung der Umfangswand beträgt etwa 2 mm bis 3 mm. Der Ventilkörper 44 ist insgesamt koaxial zu einer Ventilachse 50.
Wenn im Folgenden von „axial”, „radial”, „koaxial”, „umfangsmäßig” oder dergleichen die Rede ist, bezieht sich dies, wenn nicht anders erwähnt, auf die Ventilachse 50.
An der radial äußeren Umfangsseite weist die Umfangswand des Verschlussabschnitts 48 einen Dichtsitz 52 auf. Der Dichtsitz 52 ist umfangsmäßig zusammenhängend. Der Dichtsitz 52 verfügt über eine Dichtfläche, welche sich auf der der Abschlussplatte abgewandten Seite befindet. Die Dichtfläche hat einen zur Ventilachse 50 koaxialen kreisringförmigen Verlauf. Der Dichtsitz 52, respektive die Dichtfläche, ist unter einem Winkel 54 von etwa 45 Grad gegenüber der Ventilachse 50 geneigt.
In der radial äußeren Umfangsseite der Umfangswand des Verschlussabschnitts 48 ist eine umfangsmäßig zusammenhängende Dichtungsnut 56 angeordnet. Die Dichtungsnut 56 befindet sich axial zwischen dem Dichtsitz 54 und der Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 58. In der Dichtungsnut 56 ist eine O-Ring-Dichtung 58 angeordnet. Bei einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform kann auf die O-Ring-Dichtung 58 und auf die Dichtungsnut 56 verzichtet werden.
An einem der Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 48 axial gegenüberliegenden freien Rand der Umfangswand sind umfangsmäßig verteilt insgesamt sechs Führungsarme 60 als Führungselemente angeordnet. Die Führungsarme 60 sind jeweils einstückig mit dem Verschlussabschnitt 48 verbunden. Die Führungsarme 60 sind im Aufbau im Wesentlichen identisch. Jeder Führungsarm 60 verfügt über einen Führungsabschnitt 62, der unmittelbar mit der Umfangswand des Verschlussabschnitts 48 verbunden ist. Die Führungsabschnitte 62 erstrecken sich jeweils etwa parallel zur Ventilachse 50. Die radial äußeren Umfangsseiten der Führungsabschnitte 62 spannen eine gedachte Umhüllende in Form eines koaxialen Kreiszylindermantels auf.
Ferner weist jeder Führungsarm 60 einen ersten Knick nach radial außen auf. An den ersten Knick schließt sich ein Anschlagabschnitt 82 des Führungsarms 60 an. Von dem Verschlussabschnitt 48 aus in axialer Richtung betrachtet hinter dem Anschlagabschnitt 82 weist jeder Führungsarm 60 einen zweiten Knick auf. Nach dem zweiten Knick geht der Anschlagabschnitt 82 in einen Rastabschnitt 64 über. In den Rastabschnitten 64 verlaufen die Führungsarme 60 etwa parallel zur Ventilachse 50. Die radial äußeren Umfangsseiten der Rastabschnitte 64 spannen eine gedachte Umhüllende in Form eines Kreiszylindermantels auf, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt der Umhüllenden der Führungsabschnitte 62.
An seinen dem Verschlussabschnitt 48 abgewandten freien Ende verfügt jeder Führungsarm 60 über eine Rastnase 66. Die Rastnasen 66 erstrecken sich an den radial äußeren Umfangsseiten der Rastabschnitte 64 jeweils nach radial außen. Die dem Verschlussabschnitt 48 abgewandten Seiten der Rastnasen 66 verlaufen jeweils schräg zur Ventilachse 50. Die dem Verschlussabschnitt 48 zugewandten Seiten der Rastnasen 66 bilden jeweils einen Abstützabschnitt 48 für eine Seite der Ventilfeder 46.
Eine axiale Höhe 70 des Ventilkörpers 44 beträgt insgesamt 35 mm. Ein Außendurchmesser der Umhüllenden der Führungsabschnitte 62 der Führungsarme 60 ist kleiner als 35 mm.
Der Umgehungslufteinlass 24 hat ebenfalls etwa die Form eines Bechers, der in einer Außenwand des Einlassgehäuseteils 14 einstückig eingelassen ist. Ein Boden des Umgehungslufteinlasses 24 befindet sich in der Umgehungseinlasskammer 40. Der Boden des Umgehungslufteinlasses 24 weist eine koaxiale Durchlassöffnung 72 für die Umgehungsluft auf. Der Umgehungslufteinlass 24 hat außerdem eine kreiszylindrische Umfangswand, die koaxial zur Ventilachse 50 ist.
Die Durchlassöffnung 72 ist von einem Begrenzungselement in Form eines koaxialen kreiszylindrischen Begrenzungskragens 74 umgeben. Der Begrenzungskragen 74 erstreckt sich von der Außenseite des Bodens axial ins Innere des Umgehungslufteinlasses 24. Zwischen dem Begrenzungskragen 74 und der Umfangswand des Umgehungslufteinlasses 24 wird an dessen Boden ein umfangsmäßig zusammenhängender durchlassseitiger Abstützabschnitt 76 für das dortige Ende der Ventilfeder 46 realisiert.
Auf der der Umgehungseinlasskammer 40 axial zugewandten Seite ist der radial innere Rand des Begrenzungskragens 74 zu einem Ventilsitz 78 angeschrägt. Der Winkel zwischen der Dichtfläche des Ventilsitzes 78 und der Ventilachse 50 beträgt 45 Grad. Er entspricht dem Winkel 54 des Dichtsitzes 52 des Ventilkörpers 54.
Ein Innendurchmesser 80 der Durchlassöffnung 72 im Bereich des Begrenzungskragens 74 beträgt etwa 37 mm. Der Innendurchmesser 80 ist größer als der Außendurchmesser der Umhüllenden der Führungsabschnitte 62 der Führungsarme 60. Auf diese Weise kann der Ventilkörper 44 in der Durchlassöffnung 72 in axialer Richtung nahezu reibungsfrei bewegt werden.
Ein Durchmesser einer gedachten Umhüllenden der Führungsarme 60 im Bereich der Anschlagabschnitte 82 ist größer als der Innendurchmesser 80 der Durchlassöffnung 72. bei einer axialen Bewegung des Ventilkörpers 44 in Richtung der Umgehungseinlasskammer 40 können die Anschlagabschnitte 82 jeweils an dem freien Rand des Begrenzungskragens 74 anschlagen. Auf diese Weise wird die axiale Bewegung des Ventilkörpers 44 begrenzt.
Eine Hubhöhe 82 des Ventilkörpers 44 ist der axiale Abstand zwischen einer Schließposition eines Referenzpunktes des Ventilkörpers 44 relativ zum Umgehungslufteinlass 24 in der Schließstellung des Umgehungsventils 42 und einer Öffnungsposition des Referenzpunktes in der Öffnungsstellung des Umgehungsventils 42. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hubhöhe 82 beispielhaft definiert als ein Abstand zwischen der dem Ventilsitz 78 zugewandten Unterseite der Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 48 und der der Abschlussplatte zugewandten Oberseite des Bodens des Umgehungslufteinlasses 24. Die Hubhöhe 82 beträgt zwischen etwa 5 mm bis 6 mm.
In dem in der 1 gezeigten Öffnungszustand des Umgehungsventils 42 verbinden Zwischenräume zwischen den Führungsarmen 60 auf der Seite des Ventilauslasses des Umgehungsventils 42 den Innenraum des Umgehungslufteinlasses 24 mit der Umgehungseinlasskammer 40. Luft kann so durch das Umgehungsventil 42 in die Umgehungseinlasskammer 40 strömen.
Die Ventilfeder 46 ist eine kreiszylindrische Schraubendruckfeder, also ein elastisches Druckelement. Sie ist koaxial zur Ventilachse 50 radial außen über die Führungsarme 60 des Ventilkörpers 44 gesteckt. Die Rastnasen 66 der Führungsarme 60 rasten axial hinter dem entsprechenden Ende der Ventilfeder 46 ein. Im Öffnungszustand des Umgehungsventils 42, der in der 1 gezeigt ist, ist die Ventilfeder 46 auf Druck gespannt. Ein Innendurchmesser der Ventilfeder 46 ist etwas größer als der Außendurchmesser der gedachten Umhüllenden der Rastabschnitte 64 der Führungsarme 60. Außerdem ist der Innendurchmesser etwas größer als ein Außendurchmesser des Begrenzungskragens 74. Ein Außendurchmesser der Ventilfeder 46 ist kleiner als ein Innendurchmesser der Umfangswand des Umgehungslufteinlasses 24.
Die Anschlagabschnitte 82 und die Abstützabschnitte 68 der Führungsarme 60 befinden sich auf der Seite des Ventileinlasses des Umgehungsventils 42. Auf der Seite des in Strömungsrichtung gegenüberliegenden Ventilauslasses ist die Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 48 angeordnet.
Im Grundzustand des Umgehungsventils 42 drückt die Ventilfeder 46 mit ihrer Federvorspannung den Ventilkörper 44 in axialer Richtung aus der Umgehungseinlasskammer 40 heraus und mit dem Dichtsitz 52 gegen den Ventilsitz 78. Das Umgehungsventil 42 ist im Grundzustand geschlossen. Der radial äußere Rand der Abschlussplatte des Verschlussabschnitts 48 und der Dichtsitz 52 dienen als weitere Anschläge, die die axiale Bewegung des Ventilkörpers 44 in der Durchlassöffnung 72 begrenzen.
Beim Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, bei dem die Primäransaugstelle des Ansaugtrakts frei ist, wird Primärluft durch den Primärlufteinlass 22 der Primäreinlasskammer 38 zugeführt. Die Luft strömt, angedeutet durch einen Pfeil 86, durch das Filterelement 18 und wird gereinigt. Sie gelangt in die Auslasskammer 88 und verlässt von dort aus, angedeutet durch Pfeile 90, durch den Luftauslass 20 das Luftfiltergehäuse 12.
Ein Differenzdruck zwischen der Reinluftseite 28 und der Rohluftseite 32 innerhalb der Umgehungseinlasskammer 40 ist im Normalbetrieb zu klein, um das Umgehungsventil 42 gegen die Federkraft der Ventilfeder 46 zu öffnen.
Falls die Primärluftansaugung beispielsweise durch Schneebefall eingeschränkt wird, nimmt ein Unterdruck auf der Reinluftseite 28 und damit auch in der Umgehungseinlasskammer 40 zu. Der Differenzdruck zwischen der Umgehungseinlasskammer 40 und der Umgebung steigt. Der Ventilkörper 44 wird gegen die Federkraft der Ventilfeder 46 axial bewegt und das Umgehungsventil 42 wird abhängig vom Differenzdruck allmählich geöffnet. Umgehungsluft von der Umgehungsluftansaugstelle kann, angedeutet durch Pfeil 92, durch die Umgehungslufteinlassleitung und den Umgehungslufteinlass 24 an den Führungsarmen 60 vorbei durch die Durchlassöffnung 72 in die Umgehungseinlasskammer 40 strömen. Von dort strömt die Umgehungsluft durch das Filterelement 18, wird gereinigt und gelangt in die Auslasskammer 88.
Eine rohluftseitige Fläche des Filterbalges 26, die durch die Umgehungseinlasskammer 40 begrenzt wird, ist so bemessen, dass ein Luftvolumenstrom durch diese ausreicht, um einen Grundbetrieb der Brennkraftmaschine sicherzustellen. Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschinen auch bei einer vollständigen Blockierung der Primärluftansaugung alleine durch die Umgehungsluftansaugung zumindest im Grundbetrieb betrieben werden.
Sobald die Einschränkung der Primärluftansaugung abnimmt und die Masse der angesaugten Primärluft wieder zunimmt, wird der Differenzdruck zwischen der Auslasskammer 88 und der Umgebung wieder kleiner. Entsprechend nimmt der Differenzdruck zwischen der Umgebungseinlasskammer 40 und der Umgebung ab, sodass sich das Umgehungsventil 42 mittels der Rückstellkraft der Ventilfeder 46 abhängig vom Differenzdruck des Differenzdrucks allmählich wieder schließt. Der Anteil der Luft, die durch den Umgehungslufteinlass 24 einströmt, nimmt ab.
In den 2 und 3 ist ein Ausschnitt eines Luftfilters 10 im Bereich eines Umgehungsventils 42 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus der 1 befindet sich beim zweiten Ausführungsbeispiel die Umfangswand des Umgehungslufteinlasses 24 innerhalb der Umgehungseinlasskammer 40. In der 2 ist das Umgehungsventil 42 im Öffnungszustand gezeigt. In der 3 ist das Umgehungsventil 42 im Schließzustand gezeigt.
Bei einem dritten, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Luftfilter aus einem Luftfiltergehäuse, einem an dem Luftfiltergehäuse angeordneten Deckel und einem an dem Luftfiltergehäuse angeordneten Luftauslass für Reinluft sowie einem Primärlufteinlass.
Der Luftfilter gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist statt eines Flachfilterelements ein Rundfilterelement auf. Bei dem Rundfilterelement ist das Filtermedium zickzackförmig zu einem Filterbalg gefaltet, der bezüglich einer Elementachse umfangsmäßig geschlossen ist.
Das Filtermedium ist auf einem Stützrohr angeordnet. Das Stützrohr dichtet das Rundfilterelement über eine zusätzliche Dichtung an einem nach innen geführten Stutzen des Luftauslasses ab.
An einer Stirnseite ist das Rundfilterelement mit einer geschlossenen Endscheibe versehen, die mittig ein Fixierungselement aufweist. Das Fixierungselement liegt an einer Gehäusestruktur des Luftfiltergehäuses auf. Damit ist das Rundfilterelement in dem Luftfiltergehäuse positioniert.
Der Deckel lässt sich von dem Luftfiltergehäuse abnehmen oder weg schwenken und gibt einen Innenraum des Luftfiltergehäuses frei, um das Rundfilterelement austauschen zu können.
Das Rundfilterelement kann an seinem Außenumfang von einem Vorvlies zur Abscheidung von Grobpartikeln versehen sein. Dieses Vorvlies kann sich über die gesamte Oberfläche des Rundfilterelements erstrecken.
An seinem Boden besitzt das Luftfiltergehäuse einen Rahmen, der aus zwei Trennwänden besteht. Der Rahmen bildet eine Umgehungseinlasskammer zwischen dem Boden des Luftfiltergehäuses und dem Rundfilterelement. Der Rahmen erstreckt sich bis zu dem Vorvlies des Rundfilterelements.
Innerhalb des Rahmens ist in dem Boden des Luftfiltergehäuses ein Umgehungsventil angeordnet, welches ähnlich ist zu den Umgehungsventilen 42 aus dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 3.
In seiner Funktion ist der Luftfilter gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels ähnlich zu den Luftfiltern gemäß den ersten beiden Ausführungsbeispielen. Beim dritten Ausführungsbeispiel durchströmt die Luft zur Reinigung das Filtermedium von radial innen nach radial außen. Wird aus irgendeinem Grund, beispielsweise durch Schneebefall, der Primärlufteinlass blockiert, so öffnet sich, analog zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen, das Umgehungsventil. Auf diese Weise kann Luft durch das Umgehungsventil in die Umgehungseinlasskammer und von dort durch das Filtermedium des Rundfilterelements gelangen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10332453 A1 [0003]

Claims

Ventil (42), insbesondere Umgehungsventil, eines Luftdurchlasses (24), insbesondere eines Lufteinlasses, eines Luftfiltergehäuses (12) mit einem darin angeordneten Luftfilterelement (18), insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Durchlassöffnung (72) für Luft, mit einem Ventilkörper (44), der in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) zum Schließen und Öffnen axial zu einer Ventilachse (50) bewegbar ist, mit wenigstens einem elastischen Element (46), mit dem der Ventilkörper (44) in seiner Grundposition gehalten oder in diese gebracht werden kann und gegen dessen Rückstellkraft der Ventilkörper (44) aus seiner Grundposition in eine Öffnungsposition gebracht werden kann, und mit wenigstens einem Führungselement (60), mit dem der Ventilkörper (44) in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) wenigstens geführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (44) einen Verschlussabschnitt (48) zum Verschließen der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) und wenigstens zwei Führungsarme (60) als Führungselemente zum Führen des Ventilkörpers (44) in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) aufweist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Führungsarme (60) wenigstens einen armseitigen Abstützabschnitt (66), insbesondere eine Rastnase, aufweist, an dem sich das wenigstens eine elastische Element (46) abstützen kann.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (48) und der wenigstens eine Abstützabschnitt (66) axial zur Ventilachse (50) betrachtet auf gegenüberliegenden Seiten der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) angeordnet sind.
Ventil nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Führungsarme (60) wenigstens einen Anschlagabschnitt (82) aufweist.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (48) und der wenigstens eine Anschlagabschnitt (82) auf bezüglich der Luftströmung gegenüberliegenden Seiten der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) angeordnet sind.
Ventil nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (46) ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder, aufweist.
Ventil nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (48) einen Dichtsitz (52) aufweist, der mit einem Ventilsitz (78) dichtend zusammenwirken kann, welcher die wenigstens eine Durchlassöffnung (72) auf Seiten des Luftdurchlasses (24) umfangsmäßig umgibt.
Ventil nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verschlussabschnitt (48) und dem Luftdurchlass (24) wenigstens eine Dichtung (58), insbesondere eine O-Ring-Dichtung, angeordnet ist.
Luftfiltergehäuse (12), insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem in dem Luftfiltergehäuse (12) angeordnetem Luftfilterlement (18) und mit wenigstens einem Ventil (42), insbesondere einem Umgehungsventil, eines Luftdurchlasses (24), insbesondere eines Lufteinlasses, mit wenigstens einer Durchlassöffnung (72) für Luft, mit einem Ventilkörper (44), der in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) zum Schließen und Öffnen axial zu einer Ventilachse (50) bewegbar ist, mit wenigstens einem elastischen Element (46), mit dem der Ventilkörper (44) in seiner Grundposition gehalten oder in diese gebracht werden kann und gegen dessen Rückstellkraft der Ventilkörper (44) aus seiner Grundposition in eine Öffnungsposition gebracht werden kann, und mit wenigstens einem Führungselement (60), mit dem der Ventilkörper (44) in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) wenigstens geführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (44) einen Verschlussabschnitt (48) zum Verschließen der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) und wenigstens zwei Führungsarme (60) als Führungselemente zum Führen des Ventilkörpers (44) in der wenigstens einen Durchlassöffnung (72) aufweist.
Luftfilterelement (18) anordenbar in einem Luftfiltergehäuse (12), insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, das ein Ventil (42) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.