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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung für einen Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem, eine derartige Filtereinrichtung aufweisenden Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Einbau eines Verschlusselements in eine Verschlusseinrichtung einer solchen Filtereinrichtung.
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Bei modernen Verbrennungsmotoren ist es üblich, einen Ölfilter an einen Kühler anzuschließen, um dadurch das Motoröl neben einem Filtrationsprozess gleichzeitig einer Kühlung unterziehen zu können. Solche Kühler können zum einen mittels einer Flüssigkeit gekühlt werden, dann sind sie als Kombinationsmodul mit dem Filter auch in der Testphase von Verbrennungsmotoren am Verbrennungsmotor befestigt, zum anderen können sie luftgekühlt sein, dann sind sie üblicherweise nicht am Verbrennungsmotor, sondern an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt und werden erst nach der Testphase mit der Filtereinrichtung beim Einbau des Verbrennungsmotors mit dieser verbunden. Bei einem Kalttest ist eine Kühlung des Verbrennungsmotors nicht erforderlich. Die Filtereinrichtung hingegen ist auch für einen kurzfristigen Betrieb unbedingt erforderlich, da bei der Herstellung anfallende Metallspäne von Anfang an aus dem Motorenöl herausgefiltert werden müssen. Hierdurch entsteht das Problem, dass sowohl der Verbrennungsmotor als auch die Filtereinrichtung nach dem Kalttest mit Motorenöl befüllt sind und diese Einheit aus Verbrennungsmotor und Filtereinrichtung bei der Lagerung und dem Transport bis zum Einbau in ein Kraftfahrzeug dicht bleiben soll bis sie an die Kühlereinrichtung angeschlossen werden kann. Dies soll unerwünschte Verschmutzungen sowohl der Umwelt als auch des Fahrzeuges vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Filtereinrichtung anzugeben, bei welcher beim Lagern und Transportieren kein Motorenöl austritt.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung betrifft den allgemeinen Gedanken, in einem in Richtung einer Kühleinrichtung orientierten Zu-/Ablauf einer Filtereinrichtung für einen Verbrennungsmotor jeweils eine reversible öffen- und schließbare Verschlusseinrichtung mit einem Verschlusselement vorzusehen, die den Zu-/Ablauf verschließt, sofern die Filtereinrichtung beispielsweise nicht an die Kühlereinrichtung angeschlossen ist und die den Zu-/Ablauf öffnet, sofern die Filtereinrichtung über den Zu-/Ablauf an die Kühlereinrichtung angeschlossen ist. Hierzu weist die Verschlusseinrichtung erfindungsgemäß einen Ventilsitz im Zu-/Ablauf und das Verschlusselement einen Ventilkolben, einen Ventilteller mit einer O-Ringdichtung und einer Feder auf, die sich bei montierter Verschlusseinrichtung an einer Rückseite des Ventilsitzes abstützt und den Ventilteller mit seiner O-Ringdichtung dichtend gegen den Ventilsitz vorspannt, sofern keine Zu-/Ablaufleitung, beispielsweise der Kühlereinrichtung, in den jeweiligen Zu-/Ablauf eingesteckt ist. Die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung weist somit ein situationsabhängig verstellbares Verschlusselement auf, welches beim Abklemmen der zur Kühlereinrichtung führenden Zu-/Ablaufleitung den jeweiligen Zu-/Ablauf verschließt, so dass auch Wartungsarbeiten bei an einem Verbrennungsmotor montierter Filtereinrichtung, jedoch abgeklemmter Kühlereinrichtung, ausgeführt werden können, ohne dass hierbei befürchtet werden muss, dass Motoröl in unerwünschter Weise aus der Filtereinrichtung austritt. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Verschlusseinrichtung ist es somit möglich, das Verschlusselement nicht nur einmalig, wie im Stand der Technik, sondern mehrmals betätigen und damit öffnen und schließen zu können. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, sofern die Filtereinrichtung beispielsweise mit Kühlereinrichtung in einem Testcenter getestet werden soll, wobei anschließend alle Zu-/Ablaufleitungen wieder getrennt und die Filtereinrichtung bzw. das Ölfiltermodul zur Montagehalle transportiert werden soll, um dort beispielsweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut zu werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist der Ventilteller einen kleineren Durchmesser auf als der Ventilsitz, so dass er zur Montage ohne O-Ringdichtung von der Rückseite des Ventils durch dieses hindurchschiebbar und damit in die Verschlusseinrichtung einbaubar ist. Der Einbau des Verschlusselementes in der Verschlusseinrichtung erfolgt dabei aufgrund des Umstandes, dass der Ventilteller einen kleineren Durchmesser aufweist als der Ventilsitz, vergleichsweise einfach. Das Verschlusselement umfasst besagten Ventilteller, einen Führungsring zum Führen des Verschlusselements in dem Zu-/Ablauf und eine Verbindungseinrichtung, welche den Ventilteller mit dem Führungsring verbindet. Eingebaut wird nun das Verschlusselement in die Verschlusseinrichtung wie folgt: Zunächst wird eine Feder über den Ventilteller und die Verbindungseinrichtung geschoben, bis sie am Führungsring des Verschlusselements anliegt, dessen Durchmesser größer ist als der der Verbindungseinrichtung und des Ventiltellers. Anschließend wird das Verschlusselement samt Feder mit dem Ventilteller voraus von der Rückseite des Ventilsitzes aus durch diesen hindurchgeschoben und dabei die Feder durch Zusammendrücken gespannt. Hat der Ventilteller den Ventilsitz passiert, wird eine O-Ringdichtung in eine Umfangsnut des Ventiltellers eingebracht, wodurch sich dessen Durchmesser vergrößert und dieser dadurch nicht mehr durch den Ventilsitz zurückrutschen kann. Vielmehr liegt er nun bei einem Loslassen des Verschlusselements mit seiner O-Ringdichtung dichtend auf dem Ventilsitz auf. In gleicher Weise, das heißt ebenfalls äußerst einfach, kann das reversible Ventil auch wieder ausgebaut werden, indem einfach die O-Ringdichtung vom Ventilteller abgezogen wird und dadurch der Ventilteller wiederum durch den Ventilsitz hindurch passt und auf der Gegenseite zusammen mit dem Verschlusselement entnommen werden kann.
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Zweckmäßig sind der Ventilteller, die Verbindungseinrichtung und der Führungsring als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Um die reversible Ventileinrichtung bzw. Verschlusseinrichtung möglichst kostengünstig ausbilden zu können, werden der Ventilteller, die Verbindungseinrichtung und der Führungsring vorzugsweise als einstückiges Kunststoffspritzgussteil hergestellt. Diese bietet neben der kostengünstigen Herstellbarkeit auch die Möglichkeit, einen vergleichsweise hohen Qualitätsanspruch zu sichern.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist am Verschlusselement ein Führungsring angeordnet, welcher auf der Rückseite des Ventilsitzes verbleibt und dort die Führung des Verschlusselements in dem Zu-/Ablauf übernimmt. Der Führungsring führt dabei das Verschlusselement in der Art eines Kolbens in dem zur Kühlereinrichtung führenden Zu-/Ablauf und dient gleichzeitig als Anschlag für eine Zu-/Ablaufleitung, die in den jeweiligen Zu-/Ablauf eingesteckt wird. Über den Führungsring erfolgt somit nicht nur die Führung des Verschlusselements, sondern zugleich auch die Betätigung desselben, da bei einem Einstecken einer Zu-/Ablaufleitung in den jeweiligen Zu-/Ablauf die Zu-/Ablaufleitung an den Führungsring anstößt und darüber das Verschlusselement verstellt, so dass sich dieses mit seinem Ventilteller vom Ventilsitz abheben kann und die Verschlusseinrichtung öffnet.
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Durch den speziellen Aufbau des Verschlusselements bzw. generell der Verschlusseinrichtung sowie der zugehörigen Feder ist es möglich, die Verschlusseinrichtung beliebig oft zu öffnen und zu schließen, was insbesondere dann von großem Vorteil ist, wenn das Ölmodul bzw. Filtereinrichtung in einem Testcenter zunächst getestet und anschließend bei getrennten Zu-/Ablaufleitungen ohne Ölverlust in eine Montagehalle zur Montage in einem Kraftfahrzeug gebracht werden soll.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung im Bereich eines Zu-/Ablaufs zu einer nicht dargestellten Kühlereinrichtung mit in diesem Bereich angeordneten Verschlusseinrichtung in geöffnetem Zustand,
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2 eine Ansicht auf eine solche Filtereinrichtung,
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3a die Verschlusseinrichtung in geschlossenem Zustand,
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3b eine Darstellung wie in 3a, jedoch bei eingestecktem Zu-/Ablaufleitungen und dadurch geöffneten Verschlusseinrichtungen.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1, welche beispielsweise als Ölfiltermodul ausgebildet sein kann, einen in Richtung einer Kühlereinrichtung 2 orientierten Zu-/Ablauf 3, 4, in denen jeweils eine Verschlusseinrichtung 5 mit einem Verschlusselement 6 angeordnet ist. Die Verschlusseinrichtung 5 besitzt dabei einen Ventilsitz 7 (vgl. auch die 3a und 3b), das Verschlusselement 6 und eine Feder 8. Das Verschlusselement 6 wiederum ist aus einem Ventilteller 9, einem Führungsring 10 und einer diese beiden Komponenten 9, 10 verbindenden Verbindungseinrichtung 11 zusammengesetzt. Zusätzlich ist am Ventilteller 9 in einer dort angeordneten Umfangsnut eine O-Ringdichtung 12 eingebracht. Die Feder 8 stützt sich dabei einerseits an einer Rückseite des Ventilsitzes 7 ab und spannt den Ventilteller 9 mit seiner O-Ringdichtung 12 dichtend gegen den Ventilsitz 7 vor, sofern keine Zu-/Ablaufleitung 13, 14 in den jeweiligen Zu-/Ablauf 3, 4 eingesteckt ist (vgl. 3a). Die Verschlusseinrichtung 5 verschließt somit den Zu-/Ablauf 3, 4, sofern die Filtereinrichtung 1 nicht an die Kühlereinrichtung 2 angeschlossen ist und öffnet den Zu-/Ablauf 3, 4, sofern die Filtereinrichtung 1 über den Zu-/Ablauf 3, 4 direkt an die Kühlereinrichtung 2 oder indirekt über Zu-/Ablaufleitungen 13, 14 an diese angeschlossen ist.
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Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Verschlussstopfen, die nicht reversibel zu öffnen und schließen sind, kann mit der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 5 ein beliebig häufiges Öffnen und Schließen derselben erfolgen, was insbesondere im Service und Wartungsfall, aber auch bei der Montage der Filtereinrichtung 1 von großem Vorteil ist. Beispielsweise wenn die Filtereinrichtung 1 bzw. das Ölmodul in einem Testcenter getestet und anschließend in einer Montagehalle verbaut werden soll, so müssen nach dem Test sämtliche Verbindungsleitungen, das heißt im konkreten Fall die Zu-/Ablaufleitungen 13, 14 wieder gelöst werden. Bei einem nicht reversiblen Verschlussstopfen – wie aus dem Strand der Technik bekannt – würde dies zu einem Austreten von Motoröl über den Zu-/Ablauf 3, 4 führen. Durch die reversibel wieder verschließbaren Verschlusseinrichtungen 5 verstellt sich das jeweilige Verschlusselement 6 der Verschlusseinrichtung 5 nach dem Abziehen bzw. Herausziehen der zugehörigen Zu-/Ablaufleitung 13, 14 in seine Schließstellung und dichtet dadurch den Zu-/Ablauf 3, 4 ab.
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Betrachtet man die 1 weiter, so kann man noch ein Thermostatventil 15 erkennen, welches in Abhängigkeit der Temperatur des Motorenöls eine Aufteilung eines Motorölstroms auf die Kühlereinrichtung 2 steuert bzw. regelt.
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Generell kann der Ventilsitz 7 in einem Ventilsitzmodul 16 angeordnet und aus Metall, insbesondere aus Aluminiumdruckguss, ausgebildet sein. Das Ventilsitzmodul 16 kann dabei über eine Schraubverbindung mit der Filtereinrichtung 1 verbunden werden. Durch die Ausbildung des Ventilsitzes 7 aus Metall kann dieser nicht nur hochwertig, sondern zudem auch langlebig ausgebildet werden. In das Ventilsitzmodul 16 kann die Kühlereinrichtung 2 direkt mit entsprechenden Anschlüssen eingesteckt werden und dadurch die beiden Verschlusselemente 6 betätigen, wobei es alternativ auch denkbar ist, dass die Kühlereinrichtung 2, insbesondere sofern diese als Luft-Öl-Kühler ausgebildet ist, an anderer Stelle in einem Kraftfahrzeug angeordnet wird und deshalb über entsprechende Zu-/Ablaufleitungen 13, 14 mit der Filtereinrichtung 1 verbunden wird. In diesem Fall werden diese in den jeweiligen Zu-/Ablauf 3, 4 eingesteckt, um das jeweilige Verschlusselement 6 zu betätigen und die zugehörige Verschlusseinrichtung 5 zu öffnen.
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Der am Verschlusselement 6 angeordnete Führungsring 10 ist auf der Rückseite des Ventilsitzes 7 angeordnet und verbleibt auch dort und übernimmt die Führung des Verschlusselements 6 in dem Zu-/Ablauf 3, 4. Gleichzeitig dient der Führungsring 10 als Anschlag für die Zu-/Ablaufleitung 13, 14 und überträgt die Kraft über die Verbindungseinrichtung 11 auf den Ventilteller 9, wodurch sich dieser vom Ventilsitz 7 abhebt. Die Feder 8 spannt den Ventilteller 9 stets in seine Schließstellung vor, so dass die Verschlusseinrichtung 5 bei nicht eingesteckten Zu-/Ablaufleitungen 13, 14 auf jeden Fall geschlossen ist.
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Betrachtet man die 1 und 3, so kann man erkennen, dass der Ventilteller 9 einen kleineren Durchmesser aufweist als der Ventilsitz 7, so dass er zur Montage ohne O-Ringdichtung 12 von der Rückseite des Ventilsitzes 7 aus durch diesen hindurch schiebbar und damit einbaubar ist. Auch ein Außendurchmesser der Verbindungseinrichtung 11 ist dabei kleiner als ein Innendurchmesser des Ventilsitzes 7, so dass das Verschlusselement 6 auch mit seiner Verbindungseinrichtung 11 zumindest teilweise durch den Ventilsitz 7 führbar ist. Vorteilhafterweise sind dabei der Ventilteller 9, die Verbindungseinrichtung 11 und der Führungsring 10 als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet und dadurch nicht nur qualitativ hochwertig, sondern auch kostengünstig herstellbar.
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Eine Montage der Verschlusseinrichtung 5 erfolgt dabei wie folgt: Zunächst wird die Feder 8 über den Ventilteller 9 und die Verbindungseinrichtung 11 geschoben, bis sie am Führungsring 10 des Verschlusselements 6 anliegt. Anschließend wird das Verschlusselement 6 zusammen mit der Feder 8 mit dem Ventilteller 9 voraus von der Rückseite des Ventilsitzes 7 aus durch diesen hindurch geschoben und gleichzeitig die Feder 8 vorgespannt. Ist der Ventilteller 9 durch den Ventilsitz 7 hindurchgefahren, kann die O-Ringdichtung 12 in der Umfangsnut des Ventiltellers 9 montiert werden, wodurch sich dessen Durchmesser derart vergrößert, dass der Ventilteller 9 nicht mehr durch den Ventilsitz 7 hindurch zurückgezogen werden kann. Bei einem Loslassen des Verschlusselements 6 spannt somit die Feder 8 den Ventilteller 9 über seine O-Ringdichtung 12 dichtend gegen den Ventilsitz 7 der Verschlusseinrichtung 5 vor. Eine Demontage des Verschlusselements 6 erfolgt dabei in umgekehrter Weise, so dass zunächst die O-Ringdichtung 12 aus der Umfangsnut des Ventiltellers 9 entnommen wird, woraufhin dann das Verschlusselement 6 durch den Ventilsitz 7 herausgezogen werden kann. Sowohl die Montage als auch die Demontage sind somit äußerst einfach.
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Mit der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 ist erstmals eine mehrmals zu öffnende bzw. zu schließende Verschlusseinrichtung 5 möglich, was insbesondere die Montage der Filtereinrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug sowie deren Wartung deutlich vereinfacht.
