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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids mit einer Kupplungsvorrichtung zwischen einem Filterelement und einem Deckel, insbesondere zur Verwendung als Öl- oder Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine, sowie ein Filterelement zum Einbau in ein solches Filtersystem.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2008 062 556 A1 ist eine Verbindung zwischen einem Deckel eines Filtergehäuses eines Fluidfilters und einer oberen Endscheibe eines in diesem Filtergehäuse angeordneten Filterelements bekannt. Zwischen Deckel und oberer Endscheibe ist eine Axialkräfte und Drehmomente übertragende Mitnehmereinrichtung vorgesehen, welche einerseits in der Lage ist, beim Auf- bzw. Abschrauben des Deckels von einem Topf des Filtergehäuses das Filterelement sowohl zu drehen als auch in Axialrichtung zu verstellen und gleichzeitig die Anordnung eines bezüglich seines Durchmessers vergleichsweise großen Filterelements im Deckel zu erlauben. Zu einem Lösen des Filterelements vom Deckel kann hierzu das Filterelement leicht verdreht und dann entnommen werden.
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Die Mitnehmereinrichtung weist dabei einander zugewandte und miteinander in Eingriff bringbare Elemente, insbesondere in der Art von Klauenelementen, auf, die einerseits einen integralen Bestandteil des Deckels bilden und andererseits direkt oder indirekt an der oberen Endscheibe des Filterelements angeordnet sind Weiter sind die Elemente derart ausgebildet, dass diese beim Montieren des Deckels aneinander anliegen und sich beim Abschrauben des Deckels vom Topf hintergreifen. Durch die derart ausgebildeten Elemente lassen sich sowohl beim Montieren, das heißt beim Aufschrauben des Deckels, als auch bei dessen Abschrauben sowohl Drehmomente als auch Axialkräfte übertragen, wobei bei einem Abschrauben des Deckels stets gewährleistet ist, dass das Filterelement über die Elemente zuverlässig am Deckel des Filtergehäuses fixiert und gehalten ist. Zum Lösen des Filterelements vom Deckel muss dieses lediglich leicht, bspw. in einem Winkel von 45°, verdreht werden und kann daraufhin abgenommen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das es erlaubt, auf konstruktiv einfache und flexible Weise ohne zusätzliche Werkzeuge ein Filterelement aus dem Filtersystem zu entnehmen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zum Einbau in ein solches Filtersystem zu schaffen, das auf konstruktiv einfache und flexible Weise ohne zusätzliche Werkzeuge aus dem Filtersystem entnommen werden kann.
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Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filtersystem, das wenigstens ein Filterelement, ein Filtergehäuse mit einem Deckel, sowie eine zerstörungsfrei trennbare Kupplungsvorrichtung umfasst, die aus wenigstens zwei Kupplungsteilen zur Kopplung des wenigstens einen Filterelements mit dem Deckel besteht. Die Kupplungsteile umfassen ein Kupplungselement und eine korrespondierende Kupplungsaufnahme. Weiter werden die Aufgaben gelöst von einem Filterelement zum Einbau in ein solches Filtersystem, das ein Kupplungsteil umfasst.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen, das wenigstens ein Filterelement, ein Filtergehäuse mit einem Deckel, sowie eine zerstörungsfrei trennbare Kupplungsvorrichtung mit wenigstens zwei Kupplungsteilen zur Kopplung des wenigstens einen Filterelements mit dem Deckel umfasst. Die Kupplungsteile umfassen ein Kupplungselement und eine korrespondierende Kupplungsaufnahme. Dabei sind das Kupplungselement und die Kupplungsaufnahme in einem vorgesehenen Eingriffsbereich von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme zumindest bereichsweise kugelförmig ausgebildet. Die Kupplungsaufnahme umfasst das Kupplungselement im Bereich des Eingriffsbereichs zueinander formkomplementär, wobei zumindest Bereiche von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme, die zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung gegenseitige Kontaktbereiche bilden, kugelförmig ausgebildet sind.
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Das erfindungsgemäße Filtersystem, das bevorzugt als stehendes Filtersystem an einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, weist ein Filterelement auf, das an seiner oberen Stirnseite auf einer oberen Endscheibe eine Kupplungsvorrichtung umfasst, welche in Form einer Schnappverbindung klipsartig ausgebildet ist. Die Kupplungsvorrichtung weist relativ zu dem Durchmesser des Filterelements geringe Abmessungen auf. Das Kupplungselement ist beispielsweise an der Endscheibe des Filterelements angeordnet und die korrespondierende Kupplungsaufnahme am Deckel. Alternativ ist eine umgekehrte Anordnung ebenso denkbar. Das Kupplungselement ist in Form einer Kugel oder einer in axialer Richtung abgeflachten Kugel ausgebildet. Das Kupplungselement in Form der Kugel kann beispielsweise um die axiale Richtung rotationssymmetrisch ausgebildet sein, während die Kupplungsaufnahme beispielsweise in Form eines Teils einer Hohlkugel mit einer Öffnung zum Einführen des Kupplungselements ausgebildet sein kann, welche das Kupplungselement von außen umfassen kann. Beispielsweise kann die Kupplungsaufnahme so als halbe Hohlkugel ausgebildet sein. Zumindest Bereiche von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme können zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung gegenseitige Kontaktbereiche bilden.
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Die Dimensionen von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme sind dabei so vorgesehen, dass die Kupplungsaufnahme bei Aufsetzen der Kupplungsaufnahme in axialer Richtung des Kupplungselements auf das Kupplungselement unter Aufwenden einer vorgebbaren Mindestkraft aufgeschoben werden kann, sodass es das Kupplungselement bereichsweise formkomplementär umgreift. Dabei ist die Kupplungsaufnahme vorteilhaft zumindest im Bereich des Eingriffsbereichs soweit elastisch ausgebildet, dass Kupplungsaufnahme und Kupplungselement durch Aufpressen in axialer Richtung koppelbar und durch Ziehen in axialer Richtung unter ausreichender Kraftbeaufschlagung auch wieder lösbar sind.
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Wird jedoch an der so gekoppelten Kupplungsvorrichtung in axialer Richtung des Kupplungselements gezogen, erfährt die Kupplungsvorrichtung zumindest eine genügend hohe Kraft, die bewirkt, dass mit Ziehen am Deckel das Filterelement aus dem Filtergehäuse herausgezogen werden kann. Durch Verkippen des Deckels gegen die axiale Richtung kann der Deckel unter Auswirkung einer Hebelwirkung der Kupplungsaufnahme auf das Kupplungselement aus der Kupplungsvorrichtung gelöst und separat abgenommen werden. Die Kupplungsvorrichtung erlaubt es so, in Abhängigkeit von der Relativorientierung von Deckel und Filterelement zur axialen Richtung unterschiedliche Kräfte auf die Verbindung von Deckel und Filterelement auszuüben.
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Der Deckel des Filtersystems kann üblicherweise aus einem Polymer, beispielsweise Thermoplast hergestellt sein, jedoch ist auch eine Herstellung aus einem metallischen Werkstoff denkbar. Die Kupplungsvorrichtung selbst kann aus demselben Werkstoff wie der Deckel und/oder der Werkstoff der Endscheibe des Filterelements, beispielsweise Polyurethan hergestellt sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kupplungsaufnahme das Kupplungselement bezogen auf einen Durchmesser der Kugel um mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 80%, beispielsweise etwa 90%, umfassen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Kupplungsaufnahme, welche das Kupplungselement formkomplementär umschließt, genügend hohe Kräfte aufnehmen kann, um das Filterelement mit dem Deckel aus einem Filtergehäuse zu heben.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kupplungsaufnahme bei gekoppelter Kupplungsvorrichtung um einen Winkel α gegen die axiale Richtung kippbar sein. Auf diese Weise ist es möglich, den Deckel um den Winkel α gegen das Filterelement zu verkippen, was sowohl das Einsetzen des Filterelements in das Filtergehäuse als auch das Entnehmen des Filterelements aus dem Filtergehäuse erleichtert. Außerdem können so auch Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgeglichen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Kupplungselement am Filterelement und die Kupplungsaufnahme am Deckel angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Deckel flexibel mit der Kupplungsaufnahme auf das Kupplungselement aufgesetzt und wieder abgenommen werden. Alternativ ist jedoch auch die umgekehrte Ausführung mit dem Kupplungselement am Deckel und der Kupplungsaufnahme am Filterelement denkbar.
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Vorteilhaft kann die Kupplungsvorrichtung durch relatives Verkippen der Kupplungsaufnahme größer dem gegen die axiale Richtung des Kupplungselements geneigten Winkel α von dem Kupplungselement mit einer geringeren Kraft lösbar sein als durch Ziehen der Kupplungsaufnahme in axialer Richtung. Durch Verkippen der Kupplungsaufnahme verringert sich bei einer in axialer Richtung abgeflachten Kugel beispielsweise eine im Eingriff mit der Kupplungsaufnahme stehende wirksame Achse des Kupplungselements, sodass das Kupplungselement aus der Kupplungsaufnahme herausgleiten kann. Auch kann so eine gewisse Hebelwirkung beim Anliegen eines Teils der Kupplungsaufnahme an dem Kupplungselement zu einem leichteren Lösen der Kupplungsvorrichtung beitragen.
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Vorteilhaft kann das Filterelement mit dem über die Kupplungsvorrichtung gekoppelten Deckel in axialer Richtung aus dem Filtergehäuse ausziehbar sein, wobei der Deckel durch Verkippung unter einem Winkel größer dem gegen die axiale Richtung des Kupplungselements geneigten Winkel α aus der Kupplungsvorrichtung lösbar ist. Mit dem Deckel, der so ausgerichtet ist, dass die Kupplungsaufnahme in axialer Richtung zu dem Kupplungselement ausgerichtet ist, kann auf Grund der höheren möglichen Zugkraft auf die Kupplungsvorrichtung das Filterelement aus dem Filtergehäuse herausgezogen werden. Wird der Deckel jedoch so verkippt, dass die Kupplungsaufnahme unter einem Winkel α gegen die axiale Richtung geneigt ist, kann die Kupplungsaufnahme von dem Kupplungselement bei einer abgeflachten Kugel oder bei einer nicht abgeflachten Kugel durch Hebelwirkung leichter gelöst werden und der Deckel von dem Filterelement abgenommen werden.
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Insbesondere kann der Winkel α wenigstens 20° betragen, um eine ausreichende Fertigungs- und Montagetoleranz zu erreichen sowie den Deckel durch Verkippen leichter von dem Filterelement abziehen zu können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Kupplungselement in Form einer abgeflachten Kugel gestaltet sein, wobei eine kürzere Achse des Kupplungselements in axialer Richtung ausgerichtet ist. Dadurch ist es möglich, dass durch Verkippen der Kupplungsaufnahme sich eine im Eingriff mit der Kupplungsaufnahme stehende wirksame Achse des Kupplungselements verringert, sodass das Kupplungselement aus der Kupplungsaufnahme herausgleiten kann.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Kupplungselement eine scheibenartige Gestalt aufweisen, wobei eine kürzere Achse des Kupplungselements in axialer Richtung ausgerichtet ist. Eine scheibenartige Gestalt kann als Extremform einer abgeflachten Kugel angesehen werden, bei der das Verhältnis zwischen langer und kurzer Achse sehr groß ist. Insofern kann darüber eine ähnliche Kupplungsvorrichtung, deren Funktion auf einem Unterschied zwischen langer und kurzer Achse des Kupplungselements basiert, dargestellt werden.
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Günstigerweise kann das Kupplungselement eine Bohrung zur Entlüftung des Filtersystems aufweisen. Gerade bei stehendem Betrieb des Filtersystems stellt eine Bohrung, welche bevorzugt in der axialen Richtung des Kupplungselements angeordnet ist, eine sehr wirksame Entlüftungsbohrung dar. Auf diese Weise verbleibt sehr wenig Luft im Filtersystem, da die Luft über den höchsten Punkt des Filtersystems entweichen kann. Dies ist insbesondere bei einem Einsatz des vorgeschlagenen Filtersystems als Kraftstofffilter vorteilhaft.
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Vorteilhaft kann an dem Filterelement ein Verschlussmittel für eine Fluidablauföffnung in dem Filtergehäuse angeordnet sein, wobei die Ablauföffnung beim Öffnen des Deckels freigebbar ist. Stehende Filtersysteme haben üblicherweise einen Dichtungssitz mit einem Ablauf in ein Tanksystem oder ein Reservoir, der beim Herausziehen des Filterelements aufgezogen werden muss. Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass beim Öffnen des Deckels über die Kupplungsvorrichtung eine Kraft auf das Filterelement übertragbar ist, welche ausreicht um die Ablauföffnung freizugeben. Die Ablauföffnung wird somit im gekoppelten Zustand von Element und Deckel durch Ausüben einer axialen Zugkraft auf das Filterelement mit dem die Ablauföffnung im eingebauten Zustand verschließenden Verschlussmittel freigegeben, sodass das im Filtersystem befindliche Fluid ablaufen kann bevor das Filterelement vollständig über daran gekoppelten Deckel aus dem Filtergehäuse entnommen wird. Dies ermöglicht einen sauberen Filterelementwechsel beim Service.
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Günstigerweise kann die gekoppelte Kupplungsaufnahme gegen das Kupplungselement in axialer Richtung drehbar angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich der Deckel auch bei montierter Kupplungsvorrichtung drehen, wenn er beispielsweise über eine Schraubverbindung dicht gegen das Filtergehäuse verschraubt werden sollte.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kupplungsvorrichtung zentralsymmetrisch in dem Filtersystem angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine günstige Kraftverteilung beim Ausziehen des Filterelements über den Deckel, wenn die Kupplungsvorrichtung geschlossen ist. Gerade bei größeren und schwereren Filterelementen, wie sie beispielsweise im Nutzfahrzeugbereich üblich sind, ist eine symmetrische Krafteinleitung für die Funktion der Kupplungsvorrichtung und deren stabile und komfortable Handhabung von Bedeutung.
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Zweckmäßigerweise kann eine Schnellkupplung vorgesehen sein, mit der der Deckel mit dem Filtergehäuse verbindbar ist. Beispielsweise ein Bajonettanschluss kann sich als eine günstige Möglichkeit erweisen, um den Deckel bei geschlossener Kupplungsvorrichtung schnell und sicher zu verschließen und so das Filtersystem abzudichten.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann der Deckel mit dem Filtergehäuse jedoch auch verschraubbar und/oder verspannbar sein. Da die erfindungsgemäße Lösung der Kupplungsvorrichtung ein Drehen der Kupplungsaufnahme gegen das Kupplungselement erlaubt, kann so der Deckel auch günstig auf das Filtergehäuse aufgeschraubt werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Verspannung, beispielsweise über Schnapphaken denkbar. Insbesondere falls der Deckel im Wesentlichen flach ausgeführt ist, ist es zweckmäßig den Deckel über Schrauben mit dem Gehäuse zu verbinden.
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Die Kupplungsaufnahme mit ihren Aufnahmebacken kann jedoch auch in einer schlanken und geraden, zylindrischen Form dargestellt werden, welche günstiger zu fertigen ist, sodass sie beispielsweise in Kunststoff-Spritzgusstechnik leichter herstellbar ist. Weiter kann um die Kupplungsaufnahme eine Kupplungshülse zentrisch an dem Deckel angeordnet sein, welche die Kupplungsaufnahme umschließt. Auf der Endscheibe kann dazu korrespondierend ein Kupplungsring angeordnet sein, welcher das Kupplungselement umgibt. Beide Bauteile dienen der zusätzlichen Stabilisierung des Filterelements mit dem Deckel in zusammengebautem Zustand. Der Deckel liegt dann auf dem Filterelement mit der Kupplungshülse auf dem Kupplungsring direkt auf und stützt sich so auf der Endscheibe des Filterelements ab. Auf diese Weise kann das Filterelement im Filtergehäuse bei geschlossenem und beispielsweise verschraubtem oder verrastetem Deckel in einen Dichtsitz im Filtergehäuse gepresst werden und ist so fest und stabil gelagert.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des Filtersystems als Öl- oder Kraftstofffilter. Bei diesen Fluidfiltern ist üblicherweise ein Austausch des Filterelements nach einer vorgegebenen Laufleistung nötig, sodass das Filtersystem in regelmäßigen Abständen geöffnet und das Filterelement entnommen, sowie ein neues Filterelement eingesetzt werden muss, was mit der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung in vorteilhafter Weise möglich ist.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Filterelement zum Einbau in ein Filtersystem, das eine Endscheibe mit einem daran angeordneten Kupplungsteil einer zerstörungsfrei trennbaren Kupplungsvorrichtung umfasst, das zum Zusammenwirken mit einem korrespondierenden Kupplungsteil der Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist.
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Vorteilhaft können dabei die Kupplungsteile ein Kupplungselement und eine korrespondierende Kupplungsaufnahme umfassen, wobei das Kupplungselement und die Kupplungsaufnahme zumindest in einem vorgesehenen Eingriffsbereich von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme zumindest bereichsweise kugelförmig ausgebildet sind. Die Kupplungsaufnahme umfasst das Kupplungselement im Bereich des Eingriffsbereichs zueinander formkomplementär, wobei zumindest Bereiche von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme, die zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung gegenseitige Kontaktbereiche bilden, kugelförmig ausgebildet sind. Durch Verkippen des Deckels gegen die axiale Richtung kann der Deckel auf Grund einer dadurch ausgeübten Hebelwirkung oder einer axialen Abflachung der Kugelgestalt des Kupplungselements aus der Kupplungsvorrichtung gelöst und separat abgenommen werden. Die Kupplungsvorrichtung erlaubt es so, in Abhängigkeit von der Relativorientierung von Deckel und Filterelement zur axialen Richtung unterschiedliche Kräfte auf die Verbindung von Deckel und Filterelement auszuüben Das Kupplungselement kann in Form einer Kugel oder einer in axialer Richtung abgeflachten Kugel ausgebildet sein. Das Kupplungselement in Form der Kugel kann beispielsweise um die axiale Richtung rotationssymmetrisch ausgebildet sein, während die Kupplungsaufnahme beispielsweise in Form eines Teils einer Hohlkugel mit einer Öffnung zum Einführen des Kupplungselements ausgebildet sein kann, welche das Kupplungselement von außen umfassen kann. Beispielsweise kann die Kupplungsaufnahme so als halbe Hohlkugel ausgebildet sein. Zumindest Bereiche von Kupplungselement und Kupplungsaufnahme können zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung so gegenseitige Kontaktbereiche bilden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
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1 eine Schnittdarstellung eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in geschlossenem Zustand mit aufgesetztem Deckel;
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2 eine isometrische Schnittdarstellung einer Kupplungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geschlossener Kupplungsaufnahme;
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3 eine isometrische Darstellung einer Kupplungsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geschlitzter Kupplungsaufnahme;
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4 einen Längsschnitt einer Kupplungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in gegen eine axiale Richtung verkipptem Zustand;
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5 eine Schnittdarstellung eines Filtersystems mit aufgesetztem Deckel und Entlüftungsbohrung in dem Kupplungselement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 eine Schnittdarstellung eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Entnahme des Filterelements mit dem Deckel;
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7 eine Schnittdarstellung des Filtersystems aus 6 in montiertem Zustand.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in geschlossenem Zustand mit aufgesetztem Deckel 110. Das Filtersystem 100 zum Filtern eines Fluids umfasst ein Filterelement 10, ein Filtergehäuse 108 mit einem Deckel 110, sowie eine zerstörungsfrei trennbare Kupplungsvorrichtung 30, bestehend aus wenigstens zwei Kupplungsteilen 31, 33 zur Kopplung des wenigstens einen Filterelements 10 mit dem Deckel 110, wobei die Kupplungsteile 31, 33 ein Kupplungselement 36 und eine korrespondierende Kupplungsaufnahme 34 umfassen. Das Kupplungselement 36 und die Kupplungsaufnahme 34 sind in einem vorgesehenen Eingriffsbereich 32 von Kupplungselement 36 und Kupplungsaufnahme 34 zumindest bereichsweise kugelförmig ausgebildet. Die Kupplungsaufnahme 34 umfasst das Kupplungselement 36 im Bereich des Eingriffsbereichs 32 zueinander formkomplementär, wobei Bereiche 37, 35 von Kupplungselement 36 und Kupplungsaufnahme 34, die zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung 30 gegenseitige Kontaktbereiche 37, 35 bilden, kugelförmig ausgebildet sind. Die Kupplungsaufnahme 34 umfasst dabei das Kupplungselement 36 bezogen auf einen Durchmesser der Kugel um mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 80%, insbesondere um ca. 90%.
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Das Filterelement 10 ist in 1 wie auch in den weiteren Figuren nur als tragende Struktur mit Endscheibe 16, welche das Filterelement 10 an der oberen Stirnseite 14 abschließt, ohne einen Filterbalg dargestellt. Der Filterbalg kann dabei auf einer äußeren und/oder inneren Oberfläche der tragenden Struktur angeordnet sein.
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Das Kupplungselement 36 ist am Filterelement 10 und die Kupplungsaufnahme 34 am Deckel 110 angeordnet. Der Deckel 110 sitzt in 1 in axialer Richtung L mit der Kupplungsaufnahme 34 auf dem Kupplungselement 36. Dieses stellt die Position dar, bei der mit dem Deckel 110 das Filterelement 10 aus dem Filtergehäuse 108 herausgezogen werden kann.
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Das Kupplungselement 36 kann auch in Form einer abgeflachten Kugel gestaltet sein, wobei dann – wie in 4 dargestellt – eine kürzere Achse 40 des Kupplungselements 36 in axialer Richtung L ausgerichtet ist. Alternativ kann das Kupplungselement 36 eine scheibenartige Gestalt aufweisen, wobei in dem Fall eine kürzere Achse 40 des Kupplungselements 36 in axialer Richtung L ausgerichtet ist.
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Die gekoppelte Kupplungsaufnahme 34 ist gegen das Kupplungselement 36 in axialer Richtung L drehbar angeordnet. Die Kupplungsvorrichtung 30 ist weiter zentralsymmetrisch in dem Filtersystem 100 angeordnet. Es kann eine Schnellkupplung vorgesehen sein, mit der der Deckel 110 mit dem Filtergehäuse 108 verbindbar ist. Alternativ kann der Deckel 110 mit dem Filtergehäuse 108 verschraubbar und/oder verspannbar sein.
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Das erfindungsgemäße Filtersystem 100, das bevorzugt als stehendes Filtersystem 100 an einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, weist ein Filterelement 10 auf, das eine Endscheibe 16 mit einem daran angeordneten Kupplungsteil 31, 33 einer zerstörungsfrei trennbaren Kupplungsvorrichtung 30 umfasst, das zum Zusammenwirken mit einem korrespondierenden Kupplungsteil 33, 31 der Kupplungsvorrichtung 30 vorgesehen ist. Die Kupplungsteile 31, 33 umfassen ein Kupplungselement 36 und eine korrespondierende Kupplungsaufnahme 34, wobei das Kupplungselement 36 und die Kupplungsaufnahme 34 in einem vorgesehenen Eingriffsbereich 32 von Kupplungselement 36 und Kupplungsaufnahme 34 zumindest bereichsweise kugelförmig ausgebildet sind. Die Kupplungsaufnahme 34 umfasst das Kupplungselement 36 im Bereich des Eingriffsbereichs 32 zueinander formkomplementär, wobei zumindest Bereiche 37, 35 von Kupplungselement 36 und Kupplungsaufnahme 34, die zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung 30 gegenseitige Kontaktbereiche 37, 35 bilden, kugelförmig ausgebildet sind.
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Die Dimensionen von Kupplungselement 36 und Kupplungsaufnahme 34 sind dabei so vorgesehen, dass die Kupplungsaufnahme 34 bei Aufsetzen der Kupplungsaufnahme 34 unter einem gegen die axiale Richtung L des Kupplungselements 36 geneigten Winkel α, der einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise 20° unterschreitet, auf das Kupplungselement 36 aufgeschoben werden kann, sodass es das Kupplungselement 36 teilweise umgreift. Wird jedoch an der so gekoppelten Kupplungsvorrichtung 30 in axialer Richtung L des Kupplungselements 36 gezogen, erfährt die Kupplungsvorrichtung 30 einen höheren Widerstand als schräg dazu, was bewirkt, dass mit Ziehen am Deckel 110 das Filterelement 10 aus dem Filtergehäuse 108 herausgezogen werden kann. Durch Verkippen des Deckels 110 gegen die axiale Richtung L dagegen kann der Deckel 110 auf Grund einer Hebelwirkung beim Anliegen eines Teils der Kupplungsaufnahme 34 an dem Kupplungselement 36 aus der Kupplungsvorrichtung 30 gelöst und separat abgenommen werden. Die Kupplungsvorrichtung 30 erlaubt es so, in Abhängigkeit von der Relativorientierung von Deckel 110 und Filterelement 10 zur axialen Richtung L unterschiedliche Kräfte auf die Verbindung von Deckel 110 und Filterelement 10 auszuüben.
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In 2 ist eine isometrische Schnittdarstellung einer Kupplungsvorrichtung 30 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geschlossener Kupplungsaufnahme 34 dargestellt. Das Kupplungselement 36 ist dabei kugelförmig ausgebildet, während die Kupplungsaufnahme 34 in Form einer Hohlkugel ausgestaltet ist, welche an einem Ende offen ist, sodass das Kupplungselement 36 bei genügender Elastizität der Kupplungsaufnahme 34 hineingleiten kann. Bereiche 37, 35 von Kupplungselement 36 und Kupplungsaufnahme 34, die zumindest bei Zugbelastung der Kupplungsvorrichtung 30 gegenseitige Kontaktbereiche 37, 35 bilden, sind dabei kugelförmig ausgebildet. Die Kupplungsaufnahme 34 umfasst dabei das Kupplungselement 36 bezogen auf einen Durchmesser der Kugel um mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 80%.
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In 3 ist eine isometrische Darstellung einer Kupplungsvorrichtung 30 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geschlitzter Kupplungsaufnahme 34 dargestellt. Die Kupplungsaufnahme 34 weist zweckmäßigerweise mehrere Aufnahmebacken 44 auf, die durch einzelne Schlitze 45 voneinander getrennt sind und welche das Kupplungselement 36 umfassen können. Durch die Unterteilung der Kupplungsaufnahme 34 in einzelne Aufnahmebacken 44 ist eine gewisse Elastizität der Kupplungsaufnahme 34 ermöglicht, sodass das Schließen und Lösen der Kupplungsvorrichtung 30 dadurch erleichtert wird.
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4 zeigt einen Längsschnitt einer Kupplungsvorrichtung 30 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in gegen eine axiale Richtung L verkipptem Zustand. Die Kupplungsaufnahme 34 ist mit ihren Aufnahmebacken 44 über das Kupplungselement 36 geschoben und hält in dieser Position die Kupplungsvorrichtung 30 in einer geschlossenen Funktion, da die Aufnahmebacken 44 der Kupplungsaufnahme 34 zumindest bereichsweise umschließen. Der Deckel 110 ist so in einem vorgegebenen Winkelbereich um die axiale Richtung L gegen das Filterelement 10 schwenkbar, was die Montage des Filtersystems 100 erleichtert.
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Die Kupplungsaufnahme 34 ist bei gekoppelter Kupplungsvorrichtung 30 um einen Winkel α gegen die axiale Richtung L kippbar. Die Kupplungsvorrichtung 30 ist durch relatives Verkippen der Kupplungsaufnahme 34 größer einem gegen die axiale Richtung L des Kupplungselements 36 geneigten Winkel α von dem Kupplungselement 36 mit einer geringeren Kraft lösbar als durch Ziehen der Kupplungsaufnahme 34 in axialer Richtung L. Die relative Verkippung der Kupplungsaufnahme 34 gegen die axiale Richtung L kann günstigerweise insbesondere wenigstens 20° betragen, um die Kupplungsaufnahme 34 von dem Kupplungselement 36 abziehen zu können.
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Das Filterelement 10 ist mit dem über die Kupplungsvorrichtung 30 gekoppelten Deckel 110 in axialer Richtung L aus dem Filtergehäuse 108 ausziehbar, wobei der Deckel 110 durch Verkippung unter einem Winkel größer dem gegen die axiale Richtung L des Kupplungselements 36 geneigten Winkel α aus der Kupplungsvorrichtung 30 lösbar ist.
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In 5 ist eine Schnittdarstellung eines Filtersystems 100 mit aufgesetztem Deckel 110 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem Fall weist das Kupplungselement 36 eine Bohrung 38 zur Entlüftung des Filtersystems 100 auf. Bei der Verwendung des Filtersystems 100 als Öl- oder Kraftstofffilter stellt gerade bei stehendem Betrieb des Filtersystems 100 eine Bohrung 38, welche bevorzugt in der axialen Richtung L des Kupplungselements 36 angeordnet ist, eine sehr wirksame Entlüftungsbohrung dar. Auf diese Weise verbleibt sehr wenig Luft im Filtersystem 100, da die Luft über dem höchsten Punkt des Filtersystems 100 entweichen kann. Über die Bohrung 38 und beispielsweise Schlitze 45 der Kupplungsaufnahme 34 kann so eine Entlüftung zwischen dem Innenraum des Filtergehäuses 108 und dem Inneren des Filterelements 10 erfolgen.
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Weiter kann in einem nicht dargestellten unteren Bereich des Filtergehäuses 108 eine Ablauföffnung vorgesehen sein. Stehende Filtersysteme haben üblicherweise einen Dichtungssitz mit einem Ablauf in ein Tanksystem oder ein Reservoir, der beim Herausziehen des Filterelements 10 aufgezogen werden muss, sodass das Fluid aus dem Filtersystem 100 ablaufen kann. Die untere Endscheibe des Filterelements 10 weist hierbei ein Verschlussmittel auf, welches die Ablauföffnung im Betrieb verschließt. Beim Öffnen des Deckels 110 wird über die Kupplungsvorrichtung 30 eine Kraft mit axialer Komponente auf das Filterelement 10 ausgeübt, sodass das Verschlussmittel die Ablauföffnung freigibt. Hierbei kann die erforderliche Kraft automatisch auf das Filterelement 10 wirken, beispielsweise durch Aufdrehen einer Schraubverbindung zwischen Filtergehäuse 108 und Deckel 110, oder der Deckel 110 mit angekoppeltem Filterelement 10 wird manuell in axialer Richtung angehoben.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Entnahme des Filterelements 10 mit dem Deckel 110. Die Kupplungsaufnahme 34 mit ihren Aufnahmebacken 44 ist jedoch in einer schlanken und geraden Form dargestellt, welche günstiger zu fertigen ist, sodass sie beispielsweise in Kunststoff-Spritzgusstechnik leichter herstellbar ist. Der weitere Unterschied besteht darin, dass um die Kupplungsaufnahme 34 eine Kupplungshülse 46 zentrisch an dem Deckel 110 angeordnet ist, welche die Kupplungsaufnahme 34 umfasst. Das Kupplungselement 36 kann in der Kupplungshülse 46 in axialer Richtung L bewegt werden, wobei die Kupplungsaufnahme 34 das Kupplungselement 36 soweit umfasst, dass das Kupplungselement 36 nicht aus der Kupplungshülse 46 herausgleiten kann. Das Filterelement 10 kann so mit dem Deckel 110 aus dem Filtergehäuse 108 herausgehoben werden. In 6 ist das Filtersystem 100 in einem Zustand dargestellt, in dem das Filterelement 10 mit dem Deckel 110 aus dem Filtergehäuse 108 herausgehoben wird. Das Kupplungselement 36 liegt dabei mit seinem Kontaktbereich 37 an dem korrespondierenden Kontaktbereich 35 der Kupplungsaufnahme 34 an, sodass der Deckel 110 das Gewicht des Filterelements 10 aufnehmen kann.
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In 7 ist dagegen eine Schnittdarstellung des Filtersystems 100 aus 6 in montiertem Zustand dargestellt. Dabei liegt der Deckel 110 direkt auf dem Rand des Filtergehäuses 108 auf. Der Deckel 110 kann mit dem Filtergehäuse 108 beispielsweise verschraubt oder verrastet oder verklipst sein. Das Kupplungselement 36 ist in der Kupplungshülse 46 nach oben geschoben und liegt nicht an dem Kontaktbereich 35 der Kupplungsaufnahme 34 an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008062556 A1 [0002]
