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Die Erfindung betrifft eine Luftfiltereinrichtung für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, sowie eine Frischluftanlage mit einer solchen Luftfiltereinrichtung.
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Eine gattungsgemäße Luftfiltereinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 27 567 51 A1 bekannt und umfasst ein Filtergehäuse, das einen Gehäusetopf, einen Gehäusedeckel, einen Lufteinlass zum Einleiten von Rohluft in das Filtergehäuse und einen Luftauslass zum Ausleiten der Reinluft aus dem Filtergehäuse aufweist. Ferner umfasst das Luftfilter ein Filterelement, das austauschbar im Filtergehäuse angeordnet ist und darin eine mit dem Rohlufteinlass fluidisch verbundene Rohseite von einer mit dem Reinluftauslass fluidisch verbundenen Reinseite trennt.
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Herkömmliche Filtereinrichtungen können zur Verbesserung der Filterwirkung nicht nur mit einem einzigen Filterelement, sondern mit zwei Filterelementen ausgestattet sei, wobei eines der beiden Filterelemente vom anderen Filterelement umhüllt wird.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Luftfiltereinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche sich durch eine verbesserte Filterwirkung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentsprüche.
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Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Luftfiltereinrichtung mit einem Filtergehäuse auszustatten, in dessen Gehäuseinnenraum zwei Filterelemente vorgesehen sind, die und radial benachbart zueinander angeordnet sind, so dass ein erstes Filterelement radial zumindest teilweise von einem zweiten Filterelement umhüllt wird. Die beiden Filterkörper weisen dabei entweder eine unterschiedliche axiale Bauhöhe auf oder sind entlang der axialen Richtung versetzt zueinander angeordnet. Möglich ist auch eine Kombination beider Varianten. Allen erfindungsgemäßen Varianten ist dabei gemeinsam, dass im Gehäuseinnenraum axial zumindest ein Bereich vorhanden ist, in welchem nur einer der beiden Filterkörper angeordnet ist, und zwar entweder im Bereich des Rohlufteinlasses oder des Reinluftauslasses oder in beiden Bereichen. Dies erlaubt eine verbesserte Einleitung der Rohluft in die Filterkörper und eine verbesserte Ausleitung der Reinluft nach dem Durchströmen der Filterkörper. Insbesondere kann die Rohluft rohseitig gleichmäßig im Gehäuseinnenraum verteilt werden, bevor sie auf die Filterkörper geleitet wird. Nach dem Durchströmen der Filterkörper wird ein reinseitiges Aufstauen der Reinluft im Gehäuseinnenraum verhindert. Außerdem erlaubt eine solche Anordnung der beiden Filterelemente unter Erfüllung der beiden voranstehend genannten beiden Bedingungen eine Minimierung des Bedarfs an Bauraum für die erfindungsgemäße Filtereinrichtung. Gleichzeitig kann die Filtereinrichtung flexibel an anwendungsspezifische Erfordernisse, etwa betreffend die Anordnung von Rohlufteinlass und Reinluftauslass, angepasst werden. Die Verwendung gleich zweier Filterelemente erhöht dabei die von der Filtereinrichtung erzielte Filterwirkung.
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Eine erfindungsgemäße Luftfiltereinrichtung für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine umfasst ein Filtergehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum begrenzt und einen Gehäusetopf, einen Gehäusedeckel, einen Rohlufteinlass und einen Reinluftauslass aufweist. Die Luftfiltereinrichtung umfasst weiterhin ein radial inneres und ein radial äußeres Filterelement, die beide austauschbar im Gehäuseinnenraum angeordnet sind und im Gehäuseinnenraum eine mit dem Rohlufteinlass fluidisch verbundene Rohseite von einer mit dem Reinluftauslass fluidisch verbundenen Reinseite trennen. Das radial innere Filterelement weist einen sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden ringförmigen inneren Filterkörper aus Filtermaterial auf. Entsprechend weist das radial äußere Filterelement einen sich entlang der axialen Richtung erstreckenden ringförmigen äußeren Filterkörper aus Filtermaterial auf. Die Filtermaterialen der beiden Filterkörper können dabei verschieden oder identisch sein. Hierbei weist der innere Filterkörper beginnend bei einer ersten inneren Ebene und endend bei einer zweiten inneren Ebene eine sich entlang der axialen Richtung gemessene erste Bauhöhe auf. Der äußere Filterkörper weist beginnend bei einer ersten äußeren Ebene und endend bei einer zweiten äußeren Ebene eine sich entlang der axialen Richtung gemessene zweite Bauhöhe auf. Alle genannten Ebenen erstrecken sich dabei senkrecht zur axialen Richtung.
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Erfindungsgemäß ist die axiale Position der ersten inneren Ebene von der axialen Position der ersten äußeren Ebene verschieden. Alternativ oder zusätzlich ist die axiale Position der zweiten inneren Ebene von der axialen Position der zweiten äußeren Ebene verschieden. Auf diese Weise wird die erfindungswesentliche Anordnung der beiden Filterkörper mit unterschiedlichen axialen Bauhöhen und/oder axial versetzter Anordnung realisiert. Daraus ergeben sich die oben erläuterten Vorteile.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Bauhöhe von der ersten Bauhöhe verschieden. Bei einer dazu alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Bauhöhe gleich der ersten Bauhöhe, wobei die beiden Filterkörper axial versetzt zueinander angeordnet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Filterkörper mittels einer gemeinsamen axialen Endscheibe miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Befestigung der beiden Filterkörper als Einheit am Filtergehäuse. Außerdem vereinfacht sich die Montage der beiden austauschbaren Filterelemente im Gehäuseinnenraum. Dies kann vorzugsweise durch eine Befestigung der radial äußeren Endscheibe am Filtergehäuse geschehen. Selbstredend gilt dies auch für einen etwaig erforderlichen Ausbau der beiden Filterkörper aus dem Gehäuseinnenraum. Eine separate Befestigung des radial inneren Filterkörpers am Filtergehäuse ist bei dieser Variante nicht erforderlich. Alternativ kann auch ein axial und oder radial abstehender, hülsenförmiger Dichtungshalter angeordnet sein, der die Filterelemente im Filtergehäuse positioniert und abdichtet. Diese Maßnahme erleichtert eine einfache Montage beider Filterkörper am Filtergehäuse.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist der radial innere Filterkörper eine der gemeinsamen axialen Endscheibe gegenüberliegende innere axiale Endscheibe und der äußere Filterkörper eine der gemeinsamen axialen Endscheibe gegenüberliegende, separate äußere axiale Endscheibe auf. Dabei ist die radial außerhalb der inneren Endscheibe im Abstand zu dieser angeordnet.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist die erste Bauhöhe einen größeren Wert auf als die zweite Bauhöhe. Der erste Filterkörper besitzt also eine größere Filterfläche als der zweite Filterkörper. Bei dieser Weiterbildung ist der Rohlufteinlass oder der Reinluftauslass in einer Umfangswand des Gehäusedeckels angeordnet. Der Reinluftauslass bzw. der Rohlufteinlass ist hingegen in einer Stirnwand des Gehäusetopfs angeordnet. Diese Variante ermöglicht eine vorteilhafte, seitliche Ausströmung der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist die die zweite Bauhöhe einen größeren Wert auf als die erste Bauhöhe. Bei dieser Weiterbildung sind der Rohlufteinlass und der Reinluftauslass in einander gegenüberliegenden Stirnwänden von des Gehäusedeckel und Gehäusetopf angeordnet. Diese Variante erlaubt eine vorteilhafte axiale Einstellung der Rohluft in die Rohseite.
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Besonders zweckmäßig ist die gemeinsame axiale Endscheibe ringförmig ausgebildet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Rohluft ohne Strömungswiderstand durch die von der ringförmigen Endscheibe eingefasste Durchgangsöffnung hindurchströmen kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die gemeinsame axiale Endscheibe in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung eben ausgebildet, so dass in dem Längsschnitt zwischen der gemeinsamen axialen Endscheibe und der Stirnwand des Gehäusetopfs ein Zwischenraum ausgebildet ist. Diese Variante erlaubt eine besonders einfache Befestigung der gemeinsamen axialen Endscheibe an den beiden Filterkörpern.
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Besonders bevorzugt ist die gemeinsame axiale Endscheibe auf einer dem Gehäusetopf zugewandten Seite der beiden Filterkörper angeordnet. Auf diese Weise kann ein relativ großer axialer Zwischenraum zwischen den beiden Filterkörpern und dem Rohlufteinlass geschaffen werden, sodass die Rohluft besonders gut in den Gehäuseinnenraum einströmen kann.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung verjüngt sich die gemeinsame axiale Endscheibe in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung. Die Endscheibe weist einen am äußeren Filterkörper angebrachten radial äußeren Endabschnitt auf, der axial versetzt zu einem radial inneren Endabschnitt angeordnet ist, welcher wiederum am inneren Filterkörper angebracht ist. Diese Variante erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Rohluft in radialer Richtung in den Gehäuseinnenraum bzw. in die Rohseite eingeleitet werden soll.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Rohlufteinlass in einer Stirnwand des Gehäusetopfs und der Reinluftauslass in einer Stirnwand des Gehäusedeckels angeordnet, die der Stirnwand des Gehäusetopfs axial gegenüberliegt, oder umgekehrt. Diese Variante erweist sich als vorteilhaft, wenn die beiden Filterkörper vorwiegend in axialer Richtung durchströmt werden sollen.
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Zweckmäßig kann die radial äußere Endscheibe am Filtergehäuse befestigt sein. Diese Maßnahme erleichtert, wie bereits oben erwähnt, die Montage beider Filterelemente als Baueinheit am Filtergehäuse.
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Besonders bevorzugt weist die radial äußere Endscheibe einen Befestigungsabschnitt auf, der in einer vom Gehäusetopf und vom Gehäusedeckel gemeinsam gebildeten Aufnahme ausgebildet ist. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Befestigungsabschnitt ein in der Aufnahme aufgenommenes Dichtungselement, mittels welchem die Rohseite gegen die Reinseite abgedichtet ist. Die genannten Maßnahmen erlauben eine einfache, gleichwohl mechanisch stabile Befestigung der beiden Filterelemente am Filtergehäuse. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Luftfiltereinrichtung aus. Alternativ kann der Befestigungsabschnitt auch nur in einem der beiden Gehäuseteile aufgenommen sein.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem inneren Filterkörper und dem Gehäusedeckel ein Stabilisierungselement angeordnet, welches sich axial am Gehäusedeckel und am inneren oder am äußeren Filterkörper abstützt. Auf diese Weise wird kann der innere bzw. äußere Filterkörper gegenüber unerwünschten Bewegungen entlang der axialen Richtung stabilisiert werden, wobei das Stabilisierungselement in der Art eines Axialanschlags wirkt. Hierfür bietet es sich an, das Stabilisierungselement mit einer ringförmigen oder mit einer ringsegmentförmigen Geometrie zu versehen.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weisen die beiden Filterkörper in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine ovale oder eine kreisrunde Geometrie auf.
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Besonders zweckmäßig ist zumindest einer der Filterkörper als Faltenstern, vorzugsweise aus einem zick-zack-förmig gefaltetem Bahnenmaterial, ausgebildet. Besonders bevorzugt sind beide Filterkörper derart ausgebildet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gilt für den axialen Abstand X1, der zwischen der ersten inneren Ebene und der ersten äußeren Ebene gebildet ist, und den Durchmesser D1 des Rohlufteinlasses mit kreisrunder Geometrie folgende Beziehung: X1 >= 0,2·D1. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass auf diese Weise sichergestellt werden kann, dass nach Eintritt der Rohluft durch den Rohlufteinlass in den Gehäuseinnenraum ausreichend Volumen zur Verfügung steht, um eine gleichmäßige Verteilung der Rohluft vor dem Durchströmen der Filterkörper in der Rohseite sicherzustellen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Belastung der Filterkörper beim Durchströmen mit der Rohluft sichergestellt. Alternativ oder zusätzlich gilt bei dieser Variante für den axialen Abstand X2, der zwischen der zweiten inneren Ebene und der zweiten äußeren Ebene gebildet ist, und den Durchmesser D2 des Rohluftauslasses mit kreisrunder Geometrie folgende Beziehung: X2 >= 0,2·D2. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass auf diese Weise für die Reinluft nach dem Durchströmen der Filterkörper im Gehäuseinnenraum ausreichend Volumen zur Verfügung steht, um ein Aufstauen der Luftmasse vor dem Austritt aus dem Gehäuseinnenraum durch den Reinluftauslass hindurch zu verhindern.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gilt für den axialen Abstand X1, der zwischen der ersten inneren Ebene und der ersten äußeren Ebene gebildet ist, und der Querschnittsfläche Y1 des Rohlufteinlasses mit beliebiger Geometrie folgende Beziehung: X1 >= 0,2·(4·Y1/n)0,5. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass auf diese Weise sichergestellt werden kann, dass nach Eintritt der Rohluft durch den Rohlufteinlass in den Gehäuseinnenraum ausreichend Volumen zur Verfügung steht, um eine gleichmäßige Verteilung der Rohluft vor dem Durchströmen der Filterkörper in der Rohseite sicherzustellen. Alternativ oder zusätzlich gilt bei dieser Variante für den axialen Abstand X2, der zwischen der zweiten inneren Ebene E21 und der zweiten äußeren Ebene E22 gebildet ist, und der Querschnittsfläche V2 des Rohluftauslasses mit beliebiger Geometrie folgende Beziehung: X2 >= 0,2·(4·Y2/n)0,5. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass auf diese Weise für die Reinluft nach dem Durchströmen der Filterkörper im Gehäuseinnenraum ausreichend Volumen zur Verfügung steht, um ein reinseitiges Aufstauen der Luftmasse vor dem Austritt zu verhindern.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Frischluftanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer vorangehend vorgestellten Luftfilterreinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Frischluftanlage.
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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 werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 bis 6 unterschiedliche Realisierung Beispiel einer erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung,
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7 eine zweite vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung,
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8 eine Ausgestaltungs- und Befestigungsvariante des Stabilisierungselements der Luftfiltereinrichtung gemäß 7 am Gehäusedeckel,
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9 eine zweite vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung,
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10 eine erste Ausgestaltungs- und Befestigungsvariante des Stabilisierungselements der Luftfiltereinrichtung gemäß 9 am Gehäusedeckel,
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11 eine zweite Ausgestaltungs- und Befestigungsvariante des Stabilisierungselements der Luftfiltereinrichtung gemäß 9 am Gehäusedeckel.
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Die 1a zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Luftfiltereinrichtung 1 für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine. Die Luftfiltereinrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2, welches einen Gehäuseinnenraum 3 begrenzt. Das Filtergehäuse 2 umfasst außerdem einen Gehäusetopf 4, einen Gehäusedeckel 5, einen Rohlufteinlass 6 und einen Reinluftauslass 7. Die Luftfiltereinrichtung 1 umfasst ferner ein radial inneres Filterelement 8a und ein radial äußeres Filterelement 8b. Die beiden Filterelemente 8a, 8b können als Faltensterne, vorzugsweise aus zick-zack-förmig gefaltetem Bahnenmaterial, ausgebildet sein. Beide Filterelemente 8a, 8b sind austauschbar im Gehäuseinnenraum 3 angeordnet. Die beiden Filterelemente 8a, 8b trennen eine mit dem Rohlufteinlass 6 fluidisch verbundene Rohseite 9 von einer mit dem Reinluftauslass 7 fluidisch verbundenen Reinseite 10.
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Entsprechend 1a weist das radial innere Filterelement 8a einen sich entlang einer axialen Richtung A erstreckenden ringförmigen inneren Filterkörper 11a aus Filtermaterial auf. Die axiale Richtung A der Luftfiltereinrichtung 1 ist dabei durch eine Längsmittelachse M des Filtergehäuses 2 definiert. Die axiale Richtung A erstreckt sich parallel zur Längsmittelachse M. Eine radiale Richtung R steht senkrecht zur axialen Richtung A. Eine Umfangsrichtung U rotiert um die Längsmittelachse M um. Das radial äußere Filterelement 8b weist einen sich entlang der axialen Richtung A erstreckenden ringförmigen äußeren Filterkörper 11b aus Filtermaterial auf. Die Filtermaterialien der beiden Filterkörper 11a, 11b können identisch oder verschieden sein. Die beiden Filterkörper 11a, 11b können koaxial zueinander im Gehäuseinnenraum 3 angeordnet sein. Eine erste Stirnseite 17a1 des inneren Filterkörpers 11a ist dem Gehäusetopf 4 zugewandt. Eine zweite Stirnseite 17b1 des inneren Filterkörpers 11a ist dem Gehäusedeckel 5 zugewandt. Eine erste Stirnseite 17a2 des äußeren Filterkörpers 11b ist dem Gehäusetopf 4 zugewandt. Eine zweite Stirnseite 17b2 des äußeren Filterkörpers 11b ist dem Gehäusedeckel 5 zugewandt.
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Die beiden Filterkörper 11a, 11b sind entsprechend 1a mittels einer gemeinsamen axialen Endscheibe 12 miteinander verbunden. Die gemeinsame axiale Endscheibe 12 ist hierbei ringförmig ausgebildet. Zwischen der gemeinsamen axialen Endscheibe 12 und einer Stirnwand 14a des Gehäusetopfs 4 ist ein Zwischenraum 15a ausgebildet. Der innere Filterkörper 11a weist eine der gemeinsamen axialen Endscheibe 12 gegenüberliegende radial innere axiale Endscheibe 13a auf. Im Beispiel der 1 ist die gemeinsame axiale Endscheibe 12 in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A eben ausgebildet. Der äußere Filterkörper 11a weist eine der gemeinsamen axialen Endscheibe 12 gegenüberliegende, radial äußere axiale Endscheibe 13b auf. Die beiden Endscheiben 13a, 13b sind als separate Bauteile ausgebildet. Die radial äußere Endscheibe 13b ist bezüglich der radialen Richtung R des Filtergehäuses 2 außerhalb der radial inneren Endscheibe 13a und im Abstand zu dieser angeordnet. Der Rohlufteinlass 6 und der Reinluftauslass 7 sind in den einander gegenüberliegenden Stirnwänden 14a, 14b des Gehäusetopfs 4 bzw. des Gehäusedeckels 5 angeordnet.
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Im Beispiel der 1a – wie auch in allen anderen noch zu diskutierenden Beispielen – weist der innere Filterkörper 11a beginnend bei einer ersten inneren Ebene E11 und endend bei einer zweiten inneren Ebene E12 eine entlang der axialen Richtung A gemessene erste Bauhöhe h1 auf. Der äußere Filterkörper 11b weist beginnend bei einer ersten äußeren Ebene E21 und endend bei einer zweiten äußeren Ebene E22 eine entlang der axialen Richtung A gemessene zweite Bauhöhe h2 auf. Die genannten Ebenen E11, E12, E21, E22 erstrecken sich jeweils senkrecht zur axialen Richtung A. Ihre axiale Position ist dabei durch die axiale Position der gemeinsamen Endscheibe 12 bzw. der radial äußeren und der radial inneren Endscheibe 13a, 13b definiert. Die axialen Positionen der Ebenen E11, E12, E21, E22 werden aber auch durch die axialen Positionen der ersten bzw. zweiten Stirnseite 17a1, 17b1 des inneren Filterkörpers 11a bzw. der ersten bzw. zweiten Stirnseite 17a2, 17b2 des äußeren Filterkörpers 11b definiert.
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Im Beispiel der 1a ist die axiale Position der zweiten inneren Ebene E12, welche durch die Lage der radial inneren Endscheibe 13a definiert ist, von der axialen Position der zweiten äußeren Ebene E22 verschieden, welche durch die Lage der radial äußeren Endscheibe 13b definiert ist. Die axialen Positionen der ersten inneren Ebene E11 und der ersten äußeren Ebene E21 sind hingegen identisch und durch die Lage der gemeinsamen Endscheibe 12 definiert.
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Wie 1a weiter erkennen lässt, weist der innere Filterkörper 11a eine entlang der axialen Richtung A gemessene erste Bauhöhe h1 auf. Der äußere Filterkörper 11b weist eine entlang der axialen Richtung A gemessene zweite Bauhöhe h2 auf. Die zweite Bauhöhe h2 ist von der ersten Bauhöhe h1 verschieden. Im Beispiel der 1a weist die zweite Bauhöhe h2 einen größeren Wert auf als die erste Bauhöhe h1.
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Im Beispiel der 1a weisen die beiden Filterkörper 11a, 11b sowie das Filtergehäuse 2 in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A eine ovale Geometrie auf. Möglich ist aber auch eine kreisrunde Geometrie, was in stark vereinfachter Darstellung in 1b für die beiden Filterkörper 11a, 11b ohne das Filtergehäuse 2 gezeigt ist. Im Beispiel der 1a ist die gemeinsame axiale Endscheibe 12 auf einer dem Gehäusetopf 4 zugewandten Stirnseite 17a1, 17a2 der beiden Filterkörper 11a, 11b angeordnet. Die Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 1a erlaubt eine überwiegend axiale Durchströmung der beiden Filterkörper 11a, 11b und ein Einleiten der Rohluft in den Gehäuseinnenraum 3 sowie ein Ausleiten der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum 3 entlang der axialen Richtung A.
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Die 2a zeigt eine Variante des Beispiels der 1a. Im Beispiel der 2a weist die erste Bauhöhe h1 des inneren Filterkörpers 11a einen größeren Wert auf als die zweite Bauhöhe h2 des äußeren Filterkörpers 11b.
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Auch im Beispiel der 2a ist die axiale Position der zweiten inneren Ebene E12, welche durch die Lage der radial inneren Endscheibe 13a definiert ist, von der axialen Position der zweiten äußeren Ebene E22 verschieden, welche durch die Lage der radial inneren Endscheibe 13a definiert ist. Die axialen Positionen der ersten inneren Ebene E11 und der ersten äußeren Ebene E21 sind hingegen identisch und durch die Lage der gemeinsamen Endscheibe 12 definiert.
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Im Beispiel der 2a ist der Reinluftauslass 7 in einer Umfangswand 16 des Gehäusedeckels 5 angeordnet. Der Rohlufteinlass 6 ist wie beim Beispiel der 1a in der Stirnwand 14a des Gehäusetopfs 4 angeordnet. Auch im Beispiel der 2a ist die gemeinsame axiale Endscheibe 12 auf einer dem Gehäusetopf 4 zugewandten Stirnseite 17a der beiden Filterkörper 11a, 11b angeordnet. Bei der Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 2a ist eine radiale Ausströmung der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum 3 möglich. Darüber hinaus stellt das radial innere Filterelement 8a mit dem inneren Filterkörper 11a eine zusätzliche Filterfläche bereit.
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Auch im Beispiel der 2a weisen die beiden Filterkörper 11a, 11b sowie das Filtergehäuse 2 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A eine ovale Geometrie auf. Möglich ist aber auch eine kreisrunde Geometrie, was in stark vereinfachter Darstellung in 2b für die beiden Filterkörper 11a, 11b – in analoger Weise zur Darstellung der 1a – gezeigt ist.
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In den Beispielen der 1a und 2a, in welchen die gemeinsame axiale Endscheibe 12 eben ausgebildet ist, sind die radial innere und die radial äußere axiale Endscheibe 13a, 13b und somit die zweite innere und die zweite äußeren Ebene E12, E22 entlang der axialen Richtung A versetzt zueinander angeordnet.
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Die 3a zeigt eine weitere Variante des Beispiels der 1a. Auch bei der Luftfiltereinrichtung 1 der 3a ist die gemeinsame axiale Endscheibe 12 auf der jeweiligen, dem Gehäusetopf 4 zugewandten Stirnseite 17a1, 17a2 der beiden Filterkörper 11a, 11b angeordnet. Im Beispiel der 3a weist die zweite Bauhöhe h2 einen größeren Wert auf als die erste Bauhöhe h1. Die Luftfiltereinrichtung 1 der 3a unterscheidet sich von jenen der 1a und 2a darin, dass sich die gemeinsame axiale Endscheibe 12 in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A zum Gehäusetopf 4 hin verjüngt. Dabei weist die gemeinsame axiale Endscheibe 12 einen am äußeren Filterkörper 11b angebrachten radial äußeren Endabschnitt 18b auf, der entlang der radialen Richtung R nach innen in einen radial inneren Endabschnitt 18a übergeht. Der radial innere Endabschnitt 18a ist entlang der axialen Richtung A versetzt zum radial äußeren Endabschnitt 18b angeordnet. Die Positionen der beiden Endabschnitte 18a, 18b definieren die axialen Positionen der ersten inneren Ebene E11 und der ersten äußeren Ebene E21. Im Beispiel der 3a ist die axiale Position der ersten inneren Ebene E11 von der axialen Position der ersten äußeren Ebene E21 verschieden. Die axialen Positionen der zweiten inneren Ebene E12 und der zweiten äußeren Ebene E22 sind identisch. Der radial innere Endabschnitt 18a ist am inneren Filterkörper 11a befestigt. Der radial äußeren Endabschnitt 18b ist am äußeren Filterkörper 11b befestigt. Auch im Beispiel der 3a ist zwischen der gemeinsamen axialen Endscheibe 12 und der Stirnwand 14a des Gehäusetopfs 4 ein Zwischenraum 15a ausgebildet. Die Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 3a erlaubt eine überwiegend axiale Durchströmung der beiden Filterkörper 11a, 11b und ein Einleiten der Rohluft in den Gehäuseinnenraum 3 sowie ein Ausleiten der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum 3 entlang der axialen Richtung A.
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Im Beispiel der 3a weisen die beiden Filterkörper 11a, 11b sowie das Filtergehäuse 2 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A eine ovale Geometrie auf. Möglich ist aber auch eine kreisrunde Geometrie, was in stark vereinfachter Darstellung in 3b für die beiden Filterkörper 11a, 11b ohne Filtergehäuse 2 dargestellt ist.
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Die Luftfiltereinrichtung 1 gemäß dem Beispiel der 4a unterscheidet sich von jenem der 3a darin, dass die erste Bauhöhe h1 des inneren Filterkörpers 11a einen größeren Wert aufweist als die zweite Bauhöhe h2 des äußeren Filterkörpers 11b. Auch beim Beispiel der 4a ist die axiale Position der ersten inneren Ebene E11 von der axialen Position der ersten äußeren Ebene E21 verschieden. Im Beispiel der 4a ist der Rohlufteinlass 6 in einer Umfangswand 19 des Gehäusetopfs 4 angeordnet. Die Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 4a erlaubt eine radiale Einleitung der Rohluft in den Gehäuseinnenraum 3 und eine axiale Ausleitung der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum 3. Gleichzeitig wird eine überwiegend axiale Durchströmung der beiden Filterkörper 11a, 11b sichergestellt. Auch im Beispiel der 4a weisen die beiden Filterkörper 11a, 11b sowie das Filtergehäuse 2 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A eine ovale Geometrie auf. Möglich ist aber auch eine kreisrunde Geometrie, was in stark vereinfachter Darstellung in 4b für die beiden Filterkörper 11a, 11b dargestellt ist.
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In den Beispielen der 3a und 4a, in welchen sich die gemeinsame axiale Endscheibe 12 im Längsschnitt entlang der axialen Richtung A verjüngt, sind die radial innere und die radial äußere Endscheibe 13a, 13b entlang der axialen Richtung A bündig zueinander angeordnet. Die axialen Positionen der zweiten inneren Ebene E12 und der zweiten äußeren Ebene E22 sind daher identisch.
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In allen vorliegend diskutierten Beispielen ist die radial innere Endscheibe 13a geschlossen ausgebildet. Die radial äußere Endscheibe 13b und die gemeinsame axiale Endscheibe 12 sind hingegen offen ausgebildet.
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In den Beispielen der 5 und 6 sind weitere mögliche Varianten der Luftfiltereinrichtung 1 gezeigt. Bei der Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 5 weist die erste Bauhöhe h1 des inneren Filterkörpers 11a einen größeren Wert auf als die zweite Bauhöhe h2 des äußeren Filterkörpers 11b. Das Luftfiltereinrichtung 1 der 5 verwendet außerdem eine sich zum Gehäusetopf 4 hin verjüngende gemeinsame axiale Endscheibe 12, so dass die radial innere und die radial äußere Endscheibe 13a, 13b axial versetzt zueinander angeordnet sind. Der Rohlufteinlass 6 ist in der Umfangswand 19 des Gehäusetopfs 4 angeordnet. Der Reinluftauslass 7 ist in der Umfangswand 16 des Gehäusedeckels 5 angeordnet. Die Luftfiltereinrichtung 1 der 5 erlaubt sowohl eine radiale Einleitung der Rohluft in den Gehäuseinnenraum 3 als auch eine radiale Ausleitung der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum 3. Bei der Luftfiltereinrichtung 1 der 5 sind die axialen Positionen aller vier Ebenen, also der ersten inneren Ebene E11, der ersten äußeren Ebene E21, der zweiten inneren Ebene E12 und der zweiten äußeren Ebene E22 verschieden.
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In der 5 ist ein axialer Abstand X1 zwischen der ersten inneren Ebene E11 und der ersten äußeren Ebene E21 vermerkt. Für den Abstand X1 und den Durchmesser D1 des Rohlufteinlasses 6 mit kreisrunder Geometrie folgende Beziehung: X1 >= 0,2·D1. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass auf diese Weise sichergestellt werden kann, dass nach Eintritt der Rohluft durch den Rohlufteinlass 6 in den Gehäuseinnenraum 3 ausreichend Volumen zur Verfügung steht, um eine gleichmäßige Verteilung der Rohluft vor dem Durchströmen der Filterkörper 11a, 11b sicherzustellen. Auf diese Weise wird auch eine gleichmäßige Belastung der Filterkörper 11a, 11b beim Durchströmen mit der Rohluft sichergestellt. Besitzt der Rohlufteinlass 6 keine kreisrunde Geometrie, so dass eine Querschnittsfläche des Rohlufteinlasses 6 eine beliebige Geometrie aufweist, so ändert sich obiger Zusammenhang zu X1 >= 0,2·(4·Y1/π)0,5. Dabei ist Y1 die Querschnittsfläche des Rohlufteinlasses 6.
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In der 5 ist weiterhin ein axialer Abstand X2 zwischen der zweiten inneren Ebene E12 und der zweiten äußeren Ebene E22 vermerkt. Für den axialen Abstand X2 zwischen der zweiten inneren Ebene E12 und der zweiten äußeren Ebene E22 und den Durchmesser D2 des Rohluftauslasses 7 mit kreisrunder Geometrie folgende Beziehung: X2 >= 0,2·D2. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass auf diese Weise für die Reinluft nach dem Durchströmen der Filterkörper 11a, 11b im Gehäuseinnenraum 3 ausreichend Volumen zur Verfügung steht, um ein Aufstauen der Luftmasse vor dem Austritt durch den Reinluftauslass 7 zu verhindern. Besitzt der Rohluftauslass 7 keine kreisrunde Geometrie, so dass eine Querschnittsfläche des Rohluftauslasses 7 eine beliebige Geometrie aufweist, so ändert sich obiger Zusammenhang zu X2 >= 0,2·(4·Y2/π)0,5 Dabei ist Y2 die Querschnittsfläche des Rohluftauslasses 7. Obige Beziehungen gelten selbstredend nicht nur für das Beispiel der 1, sondern, soweit sinnvoll, auch für die anderen bereits erläuterten bzw. noch zu erläuternden Beispiele. Insbesondere gelten obige Zusammenhänge für diejenigen Varianten, in welchen Rohlufteinlass 6 bzw. Reinluftauslass 7 umfangsseitig im Filtergehäuse 2 angeordnet sind.
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Bei der Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 6 weist die zweite Bauhöhe h2 des äußeren Filterkörpers 11b einen größeren Wert auf als die erste Bauhöhe h1 des inneren Filterkörpers 11a. Die Luftfiltereinrichtung 1 der 6 verwendet außerdem eine sich zum Gehäusedeckel 5 hin verjüngende gemeinsame axiale Endscheibe 12, so dass die radial innere und die radial äußere Endscheibe 13a, 13b axial versetzt zueinander angeordnet sind. Der Rohlufteinlass 6 ist in der Stirnwand 14a des Gehäusetopfs 4 angeordnet. Der Reinluftauslass 7 ist in der Stirnwand 14b des Gehäusedeckels 5 angeordnet, die der Stirnwand 14a axial gegenüberliegt. Die Luftfiltereinrichtung 1 der 5 erlaubt sowohl eine axiale Einleitung der Rohluft in den Gehäuseinnenraum 3 als auch eine axiale Ausleitung der Reinluft aus dem Gehäuseinnenraum 3. Bei der Luftfiltereinrichtung 1 der 6 sind die axialen Positionen aller vier Ebenen, also der ersten inneren Ebene E11, der ersten äußeren Ebene E21, der zweiten inneren Ebene E12 und der zweiten äußeren Ebene E22 verschieden.
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Die 7 zeigt einer Weiterbildung der Luftfiltereinrichtung 1, bei welcher die zweite Bauhöhe h2 des äußeren Filterkörpers 11b einen größeren Wert aufweist als die erste Bauhöhe h1 des inneren Filterkörpers 11a. Bei der Luftfiltereinrichtung 1 gemäß 7 ist axial zwischen dem inneren Filterkörper 11a und dem Gehäusedeckel 5 ein Stabilisierungselement 20 angeordnet, welches keinen nennenswerten Druckwiderstand für die Luft bildet. Beispielsweise kann dieses Stabilisierungselement eine grobe Gitterstruktur aufweisen. Das Stabilisierungselement 20 stützt sich hierbei axial am Gehäusedeckel 5 und am inneren Filterkörper 11a ab. Das Stabilisierungselement 20 kann beispielsweise mittels einer Klebverbindung oder lösbar durch Klemmkraft, am Gehäusedeckel 5 befestigt sein, was in 8 gezeigt ist, welche den Gehäusedeckel 5 mit dem Stabilisierungselement 20 in separater Darstellung zeigt. Mit Hilfe des Stabilisierungselements 20 kann das der innere Filterkörper 11a zur Vermeidung unerwünschter axialer Relativbewegungen gegenüber dem Filtergehäuse 2 stabilisiert werden. Im Beispiel der 7 besitzt das Stabilisierungselement 20 die Geometrie eines abgerundeten Zylinders.
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Die 9 zeigt eine Variante des Beispiels der 7, bei welcher die erste Bauhöhe h1 des inneren Filterkörpers 11a einen größeren Wert aufweist als die zweite Bauhöhe h2 des äußeren Filterkörpers 11b. Im Beispiel der 9 ist das Stabilisierungselement 20 axial zwischen dem äußeren Filterkörper 11b und dem Gehäusedeckel 5 angeordnet. Das Stabilisierungselement 20 stützt sich axial am Gehäusedeckel 5 und am radial äußeren Filterkörper 11b ab. Das Stabilisierungselement 20 kann auch bei der Variante der 9, insbesondere mittels einer Klebverbindung, am Gehäusedeckel 5 befestigt sein, was exemplarisch in den 10 und 11 gezeigt ist, welche beide den Gehäusedeckel 5 mit dem Stabilisierungselement 20 in separater Darstellung zeigen. Im Beispiel der 10 besitzt das Stabilisierungselement 20 eine ringförmige Geometrie. Im Beispiel der 11 besitzt das Stabilisierungselement 20 eine ringsegmentförmige Geometrie. Auch mit Hilfe des Stabilisierungselements 20 gemäß den 9 bis 11 kann der äußere Filterkörper 11b hinsichtlich unerwünschter axialer Relativbewegungen relativ zum Filtergehäuse 2 stabilisiert werden.
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Alternativ zu dem Stabilisierungselement kann auch ein Sicherheitselement vorgesehen werden, welches im Falle des Filterwechsels oder falls ein Filterkörper beschädigt ist, verhindert, dass Verunreinigungen in den Reinluftauslass 7 gelangen.
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In allen vorangehend erläuterten Beispielen ist die radial äußere Endscheibe 13b am Filtergehäuse 2 befestigt. Wie exemplarisch in 1a gezeigt, weist die radial äußere Endscheibe 13b hierzu radial außen einen Befestigungsabschnitt 21 auf, der in einer vom Gehäusetopf 4 und vom Gehäusedeckel 5 gemeinsam gebildeten Aufnahme 22 aufgenommen ist. Der Befestigungsabschnitt 21 umfasst ein in der Aufnahme 22 aufgenommenes Dichtungselement 23, mittels welchem die Rohseite 9 gegen die Reinseite 10 abgedichtet ist. Auch in den anderen, in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Befestigung der radial äußere Endscheibe 13b am Filtergehäuse 2 wie in 1a dargestellt erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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