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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung mit einem Filterelement, das in ein Filtergehäuse einsetzbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, und auf das Filterelement selbst.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 20 2008 015 438 U1 ist ein Ansaugluftfilter für Brennkraftmaschinen bekannt, der ein ringförmiges Filterelement in einem Filtergehäuse aufweist. Zum Prüfen der ordnungsgemäßen Montage des Filterelementes ist der Ansaugluftfilter mit einer Filterelementerkennungsvorrichtung versehen, die ein magnetisches Element am Filterelement umfasst. Die Prüfung der korrekten Montage des Filterelementes erfolgt über eine induktive Abfrage.
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In der
EP 2 229 994 A2 wird eine Dichtung für eine Luftfilterpatrone mit integriertem Elektronikbauteil beschrieben, dessen Speicherinhalt elektrisch, magnetisch oder elektromagnetisch abgefragt und ausgewertet wird, um zu überprüfen, ob der eingesetzte Luftfiltertyp und die Lage des Luftfilters korrekt sind.
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Darüber hinaus ist aus
DE 10 2006 029 105 A1 ein Filtersystem bekannt, in der das Filterelement mit einem Kommunikationselement versehen ist, etwa ein Magnet. Im Gehäuse ist ein entsprechender Sensor vorgesehen, der mit dem Magnet interagiert. Das dort offenbarte Filtersystem erlaubt eine Positionserkennung des Filterelements hinsichtlich Einbauhöhe und Winkellage.
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Schließlich wird noch die
DE 197 12 829 A1 genannt, aus der eine Vorrichtung zur Erkennung der Position eines beweglichen Gegenstandes bekannt ist, wobei der bewegliche Gegenstand ein Magnetfeld erzeugendes Element trägt. Diese Vorrichtung kommt u. A. zur Positionsbestimmung von Kolbenstangen in Hydraulikzylindern zum Einsatz.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Filtereinrichtung und ein Filterelement mit einfachen Maßnahmen so auszubilden, dass die ordnungsgemäße Montage des Filterelements geprüft werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Filtereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Ferner wird die Aufgabe durch das Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Filterelement ist in ein Filtergehäuse einer Filtereinrichtung, insbesondere eines Luftfilters, einsetzbar. Bei der Filtereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Gasfilter, beispielsweise um einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine oder für die der Fahrkabine zuzuführende Frischluft. Möglich sind aber auch Ausführungen der Filtereinrichtung zur Flüssigkeitsfiltration, vorzugweise in Fahrzeugen, beispielsweise als Kraftstoff- oder Ölfilter.
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Die Filtereinrichtung ist mit einer Einbauerkennungseinrichtung versehen, die die Erkennung der aktuellen Filterposition im Filtergehäuse erlaubt. Die Einbauerkennungseinrichtung weist ein Magnetelement sowie ein Sensorelement auf, das in der Lage ist, das vom Magnetelement ausgehende Magnetfeld zu detektieren. Das Magnetelement befindet sich am Filterelement, das Sensorelement am Filtergehäuse bzw. einem mit dem Filtergehäuse verbundenen Bauteil.
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Bei dem erfindungsgemäßen Filterelement ist das Magnetelement als ein Scheiben- oder Ringmagnet ausgebildet. Das Magnetelement ist insbesondere als umlaufender, geschlossener Ring oder als Scheibe mit einem umlaufenden, geschlossen ausgebildeten Randbereich ausgeführt.
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Erfindungsgemäß wechseln sich die magnetischen Nord- und Südpole in Umfangsrichtung ab. Dies weist verschiedene Vorteile auf: Zum einen ist die Montage bzw. der Einbau des Filterelementes in das Filtergehäuse vereinfacht, da die Dreh- bzw. Winkellage des Filterelementes bezogen auf das Filtergehäuse zumindest im Hinblick auf das Magnetelement unkritisch ist, so dass das Filterelement in jeder beliebigen Dreh- bzw. Winkellage in das Filtergehäuse eingesetzt werden kann. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Filterelement, welches als hohlzylindrischer Ringfilter ausgebildet ist und in Radialrichtung von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird, insbesondere radial von außen nach innen.
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Ein weiterer Vorteil der sich in Umfangsrichtung abwechselnden Nord- und Südpole liegt darin, dass auch nach der erfolgten Montage ein unbeabsichtigtes Lösen des Filterelementes aus seinem Sitz im Filtergehäuse registriert werden kann. Auf Grund der Magnetisierung in Umfangsrichtung schlägt sich eine Änderung der Winkellage des Filterelementes im Filtergehäuse in einer Änderung des Magnetfeldes nieder, welches von dem Sensorelement detektiert wird. Derartige Magnetfeldänderungen können somit darauf hinweisen, dass das Filterelement nicht mehr fest im Sitz im Filtergehäuse aufgenommen ist und sich beispielsweise auf Grund von Vibrationen aus seiner ursprünglichen Einbauwinkellage im Filtergehäuse verdreht hat. Über eine Auswertung der Daten des Sensorelementes kann aus der Winkellageänderung auf ein Lösen des Filterelementes geschlossen werden.
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Auf Grund der Magnetisierung in Umfangsrichtung weist der Scheiben- bzw. Ringmagnet eine ganzzahlige Anzahl an Magnetsegmenten mit in Umfangsrichtung abwechselnder Magnetisierung auf. In einer Mindestausführung besitzt das Magnetelement genau einen Nordpol und einen Südpol, so dass insgesamt zwei Magnetsegmente gegeben sind, die sich jeweils über 180° erstrecken. Vorteilhafterweise ist das Magnetelement jedoch mit mindestens vier Magnetsegmenten versehen. In Betracht kommen aber auch beispielsweise sechs oder acht Segmente, wobei jedes Segment sich über den gleichen Winkel erstreckt und in Umfangsrichtung fortlaufende Segmente eine abwechselnde Magnetisierung aufweisen.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Magnetelement an einer Stirnseite des Filterelementes angeordnet. Diese Ausführung lässt sich insbesondere mit einem ringförmigen Filterelement kombinieren, wobei ggf. auch nicht-ringförmige Filterelemente wie z. B. quaderförmige Filterelemente in Betracht kommen, bei denen das Magnetelement an einer Stirnseite angeordnet ist. Bei ringförmiger Ausführung des Filterelementes liegt das Magnetelement insbesondere an einer Endscheibe, die sich an einer Stirnseite des Filterelementes befindet. In Betracht kommt aber auch eine Ausführung, bei der das Magnetelement konzentrisch zur Endscheibe, jedoch mit radialem Abstand hierzu angeordnet ist, wobei ggf. das Magnetelement die Endscheibe beführt. Im Falle einer ringförmigen Ausführung des Magnetelementes kann dieses beispielsweise den außen liegenden stirnseitigen Ring bilden und sich bis zur äußeren Mantelfläche des Filterelementes erstrecken. Möglich ist aber auch eine Ausführung, bei der das Magnetelement den inneren Ring bildet, welcher radial auf Abstand zur äußeren Mantelfläche des Filterelementes angeordnet ist. Falls eine Endscheibe am Filterelement vorgesehen ist, ist diese entsprechend mit kleinerem bzw. größerem Radius als das Magnetelement ausgeführt. In Betracht kommt aber auch eine Anordnung des Magnetelementes auf der Endscheibe.
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Als Sensorelement kommen alle Sensoren in Betracht, über die ein Magnetfeld detektierbar ist, beispielsweise ein Hall-Sensor, ein MR-Sensor oder ein Reed-Sensor. Die Daten des Sensorelementes können in einer elektronischen Auswerteeinheit ausgewertet und ggf. in einer Anzeigeeinheit zur Anzeige gebracht werden, insbesondere für den Fall, dass eine Lage des Filterelementes sensiert wird, die von der ordnungsgemäßen Position abweicht. Das Sensorelement ist zweckmäßigerweise am Filtergehäuse bzw. einem mit dem Filtergehäuse verbundenen Bauteil angeordnet, beispielsweise an einem Deckel des Filtergehäuses. Die deckelseitige Anordnung wird zweckmäßigerweise mit der stirnseitigen Positionierung des Magnetelementes am ringförmigen Filterelement kombiniert, insbesondere in der Ausführung, in der das stirnseitig angeordnete Magnetelement auf Abstand zur äußeren Mantelfläche des Filterelementes liegt. Eine Anordnung am Filtergehäuse kommt insbesondere für den Fall in Betracht, dass das stirnseitig am ringförmigen Filterelement angeordnete Magnetelement sich radial bis zur äußeren Mantelfläche des Filterelements erstreckt. Gleichwohl kann auch bei dieser Anordnung des Magnetelementes das Sensorelement am Deckel des Filterelementes angeordnet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung eine Filtereinrichtung mit einem ringförmigen, hohlzylindrischen Filterelement in einem Filtergehäuse, welches von einem Deckel verschließbar ist, mit einer Einbauerkennungseinrichtung, welche ein stirnseitig am Filterelement angeordnetes Magnetelement sowie ein am Deckel des Filtergehäuses angeordnetes Sensorelement umfasst;
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2 eine Filtereinrichtung mit einer Einbauerkennungseinrichtung in einer Ausführungsvariante.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, welche als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine ausgeführt ist und ein Filterelement 2 aufweist, das als hohlzylindrischer Ringfilter ausgeführt ist. Das Filterelement 2 ist in ein Filtergehäuse 3 eingesetzt, welches von einem Deckel 4 verschließbar ist. Das ringförmige Filterelement 2 wird radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, insbesondere radial von außen nach innen, wobei der Innenraum die Reinseite darstellt, über die das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. An der Stirnseite des Filterelementes 2 befindet sich eine Endscheibe 5, die sich radial bis zur äußeren Mantelfläche des Filterelementes erstreckt.
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Die Filtereinrichtung 1 ist mit einer Einbauerkennungseinrichtung 6 versehen, welche es ermöglicht, die korrekte Einbaulage des Filterelementes 2 im Filtergehäuse 3 zu detektieren. Die Einbauerkennungseinrichtung 6 umfasst als Signalgeber filterelementseitig ein Magnetelement 7 als Signalgeber sowie gehäuseseitig ein Sensorelement 8 als Signalempfänger. Das Magnetelement 7 ist als ein Ringmagnet mit einer Magnetisierung in Umfangsrichtung ausgeführt. Das Magnetelement 7 befindet sich ebenso wie die Endscheibe 5 an der Stirnseite des Filterelementes 2, allerdings weist das ringförmige Magnetelement 7 einen kleineren Durchmesser als die Endscheibe auf und befindet sich radial nach innen versetzt und grenzt unmittelbar an dem Innen- bzw. Reinraum des Filterelementes. Die Filterfläche des Filterelementes 2 kann stirnseitig gemeinsam von der Endscheibe 5 und dem Magentelement 7 begrenzt werden.
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Wie in 1 dargestellt, ist das ringförmige Magnetelement 7 in verschiedene Segmente unterteilt, die jeweils eine abwechselnde Magnetisierung aufweisen, so dass sich in Umfangsrichtung Nord- und Südpole N, S abwechseln. Im Ausführungsbeispiel weist das Magnetelement 7 insgesamt sechs Magnetsegmente mit Nord- bzw. Südpolen N, S auf.
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Über das Sensorelement 8 kann das vom Magnetelement 7 ausgehende Magnetfeld detektiert werden. Das Sensorelement 8 ist beispielsweise als ein Hall-, Reed- oder MR-Sensor ausgebildet und ist im Deckel 4 angeordnet, der auf das Filtergehäuse 3 aufsetzbar und mit diesem zu verbinden ist. Über die Einbauerkennungseinrichtung kann sowohl die korrekte Montage des Filterelementes im Filtergehäuse als auch im laufenden Betrieb eine Änderung der Winkellage des Filterelementes 2 bezogen auf seine Einbauposition im Filtergehäuse 3 detektiert werden, was auf ein Lösen des Filterelementes hindeutet.
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In 2 ist eine Ausführungsvariante der Filtereinrichtung 1 dargestellt, die ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine ausgeführt ist und ein hohlzylindrisches, ringförmiges Filterelement 2 in einem Filtergehäuse 3 aufweist, das von einem Deckel 4 verschließbar ist. An der Stirnseite des Filterelementes 2 befindet sich eine Endscheibe 5 sowie ein ringförmiges Magnetelement 7, welches gemeinsam mit einem gehäuseseitigen Sensorelement 8 Teil einer Einbauerkennungseinrichtung 6 ist. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist gemäß 2 die Endscheibe 5 mit einem kleineren Radius und das ringförmige Magenetelement 7 mit einem größeren Radius versehen. Die Endscheibe 5 erstreckt sich radial nach innen bis zum Innen- bzw. Reinraum im Filterelement 2, das größere Magnetelement 7 erstreckt sich radial nach außen bis zur äußeren Mantelfläche des Filterelementes 2. Das Sensorelement 8 befindet sich nicht im Deckel 4, sondern in der seitlichen Wandung des Filtergehäuses 3.
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Das Magnetelement 7 weist eine Magnetisierung in Umfangsrichtung mit aufeinanderfolgenden Nord- und Südpolen N bzw. S auf. Wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 besitzt das Magnetelement 7 insgesamt sechs Magnetsegmente mit abwechselnder Magnetisierung.
