DE102016218368A1

DE102016218368A1 - Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102016218368A1
Application number: DE102016218368.0A
Authority: DE
Inventors: Lovro Plazl; Daniel Wutte
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung (1), insbesondere Luftfilter, für eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine. Die Filtereinrichtung (1) umfasst ein Filtergehäuse (2), welches einen Gehäuseinnenraum (3) begrenzt. Weiterhin umfasst die Filtereinrichtung (1) ein im Gehäuseinnenraum (3) angeordnetes Filterelement, welches den Gehäuseinnenraum (3) in eine Rohseite und eine Reinseite unterteilt. Außerdem umfasst die Filtereinrichtung (1) eine Strömungsleitelemente (9) aufweisende Strömungsleiteinrichtung (8), welche im Gehäuseinnenraum (3) angeordnet und lösbar an einer Innenseite (10) des Filtergehäuses (2) befestigbar oder befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Filtereinrichtung.
Bei Filtereinrichtungen für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Luft-, Kraftstoff und Ölfilter, ist eine hochdichte Abtrennung der Reinseite gegen die Rohseite für die korrekte Funktionsweise der Filtereinrichtung unabdingbar.
Je nach Bauraumsituation wird als Dichtungselement entweder eine radiale Dichtung oder eine axial arbeitende Dichtung bevorzugt. Bei einer axial arbeitenden Dichtung muss die Dichtung gegen die Dichtfläche verspannt werden. Hierbei ist es von Bedeutung, dass ein wohldefinierter Anpressdruck der Dichtung auf die Dichtfläche erzeugt wird. Denn bei einem zu geringen Anpressdruck ist die Dichtwirkung der axialen Dichtung nicht gewährleistet. Ist hingegen der erzeugte Anpressdruck zu hoch, so kann es zu einer Beschädigung der Dichtung, dem einschlägigen Fachmann als „Verquetschen” bekannt, kommen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine verbesserte Ausführungsform einer Filtereinrichtung zu schaffen, bei welcher oben genanntes Problem nicht mehr oder allenfalls in stark abgeschwächter Form auftritt.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand er unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Axialdichtung zur Abtrennung der Rohseite gegen die Reinseite einer Filtereinrichtung an einer der beiden Endscheiben des Ringfilters auszubilden. Auf diese Weise wird die gewünschte Dichtfunktion direkt in das Ringfilter integriert. Dabei wird eine hohe Dichtwirkung sichergestellt. Gleichzeitig bleibt der Aufbau der gesamten Filtereinrichtung relativ einfach gehalten, so dass sich Kostenvorteile für die Herstellung der Filtereinrichtung ergeben.
Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, umfasst ein Filtergehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum begrenzt und weist außerdem einen Gehäusetopf, einen Gehäusedeckel, einen Fluideinlass und einen Fluidauslass auf. Im Gehäuseinnenraum ist austauschbar ein Ringfilter angeordnet, welches darin eine mit dem Fluideinlass fluidisch verbundene Rohseite von einer mit dem Fluidauslass fluidisch verbundenen Reinseite trennt. Das Ringfilter weist einen ringförmigen Filterkörper aus Filtermaterial, eine erste Endscheibe an einer ersten axialen Stirnseite des Filterkörpers und eine zweite Endscheibe an einer zweiten axialen Stirnseite des Filterkörpers auf. Erfindungsgemäß ist auf einer vom Filterkörper abgewandten Stirnseite der ersten Endscheibe eine Axialdichtung ausgebildet, welche sich zur Abdichtung der Rohseite gegen die Reinseite am Gehäusetopf abstützt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Axialdichtung ringförmig ausgebildet und steht von der ringförmigen ersten Endscheibe zum Gehäusetopf weg ab. Mit einer solchen Ausbildung geht ein vereinfachter Aufbau der Filtereinrichtung einher.
Zweckmäßig weist die Axialdichtung einen von der ersten Endscheibe abstehenden, ringförmigen Dichtungskragen auf, welcher eine in der ersten Endscheibe vorhandene Durchgangsöffnung einfasst. Bei dieser Weiterbildung geht der Dichtungskragen von der ersten Endscheibe weg in eine ringförmige, sich am Gehäusetopf abstützende Dichtungsscheibe über. Auch mit dieser Maßnahme geht ein vereinfachter Aufbau der Filtereinrichtung einher.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist im Gehäusetopf eine den Fluideinlass oder den Fluidauslass ausbildende Durchgangsöffnung vorhanden. Bei dieser Weiterbildung stützt sich die Dichtungsscheibe an einer die Durchgangsöffnung einfassenden Gehäusewand des Gehäusetopfs entlang dessen Umfangsrichtung umlaufend ab.
Besonders bevorzugt sind die Dichtungsscheibe und der Dichtungskragen aus einem federelastischen Material ausgebildet. Mittels eines solchen, federelastischen Materials lässt sich auf einfache Weise die gewünschte Vorspannwirkung der Dichtungsscheibe erzielen.
Bevorzugt sind die Dichtungsscheibe und der Dichtungskragen integral aneinander ausgeformt. Mit dieser Maßnahme geht ein vereinfachter Aufbau der Filtereinrichtung einher, woraus sich wiederum Kostenvorteile bei der Herstellung der Filtereinrichtung ergeben.
Zweckmäßig kann die Dichtungsscheibe integral an der ersten Endscheibe ausgeformt sein. Auch diese Maßnahme vereinfacht die Fertigung der Axialdichtung, wodurch sich Vorteile bei der Herstellung der Axialdichtung ergeben. Alternativ dazu kann die Dichtungsscheibe, vorzugsweise mittels einer Clip- oder Rastverbindung, lösbar an der ersten Endscheibe befestigt ist.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung steht die Dichtungsscheibe radial nach außen vom Dichtungskragen weg ab.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist bei im Gehäuseinnenraum montiertem Ringfilter die Dichtungsscheibe gegen den Gehäusetopf vorgespannt. Somit wird die gewünschte Dichtwirkung der Axialdichtung sichergestellt, wenn das Ringfilter im Gehäuseinnenraum verbaut ist. Außerdem kann auf diese Weise der gewünschte Anpressdruck sehr genau eingestellt werden. Insbesondere wird ein zu hoher Anpressdruck und eine damit etwaig verbundene Beschädigung sowie ein zu geringer Anpressdruck und eine damit einhergehende, zu geringe Dichtwirkung der Axialdichtung vermieden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung steht von einer dem Filterkörper zugewandten Stirnseite der Dichtungsscheibe eine Rippenstruktur mit mehreren Rippen absteht. Bei dieser Weiterbildung werden besagte Rippen bei im Gehäuseinnenraum montiertem Ringfilter vom Gehäusetopf gegen die erste Endscheibe gedrückt. Besagte Rippenstruktur entfaltet eine vorteilhafte Wirkung in Form eines Anschlags für die Dichtungsscheibe.
Bevorzugt sind die Rippen bei nicht im Gehäuseinnenraum montiertem Ringfilter axial im Abstand zur ersten Endscheibe angeordnet. Mittels dieser Maßnahme wird erreicht, dass die Dichtungsscheibe plan an den Rippen anliegt.
Die Herstellung der Axialdichtung lässt sich vereinfachen, indem die Mehrzahl von Rippen integral an der Dichtungsscheibe ausgeformt wird. Dies führt zu nicht unerheblichen Kostenvorteilen bei der Herstellung.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Rippen entlang einer Umfangsrichtung der Dichtungsscheibe im Abstand zueinander angeordnet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Aussteifung der Axialdichtung.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind der Filterkörper des Ringfilters sowie die beiden Endscheiben mit der an der ersten Endscheibe ausgebildeten Axialdichtung als in den Gehäusedeckel einsetzbarer Einsatz ausgebildet. Dies erleichtert die Montage bzw. Demontage des Ringfilters im Filtergehäuse.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Gehäusedeckel mit dem Einsatz als Einheit mit dem Gehäusetopf verschraubbar. Dabei stützt sich die Axialdichtung in einem mit dem Gehäusetopf verschraubten Zustand des Gehäusedeckels am Gehäusetopf ab. Auf diese Weise kann die Rohseite besonders wirksam gegen die Reinseite abgedichtet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin Brennkraftmaschine mit einer vorangehend vorgestellten Filtereinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der Filtereinrichtung übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch:
1 ein Beispiel einer Filtereinrichtung mit einer Axialdichtung in einer Schnittdarstellung,
2 das zusammen mit der Axialdichtung als Einsatz realisierte Ringfilter in einem am Gehäusedeckel befestigten Zustand in einer Schnittdarstellung,
3 den Einsatz der 2 in einer perspektivischen Darstellung,
4 bis 6 die Axialdichtung in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten,
7 die an der Endscheibe ausgeformte Dichtungsscheibe in einem entspannten Zustand.
8 die an der Endscheibe ausgeformte Dichtungsscheibe in einem gespannten Zustand.
1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2, welches einen Gehäuseinnenraum 3 begrenzt. Hierzu besitzt das Filtergehäuse 2 einen Gehäusetopf 4, einen Gehäusedeckel 5, einen Fluideinlass 6 und einen Fluidauslass 7. Im Gehäuseinnenraum 3 ist austauschbar ein Ringfilter 10 angeordnet, welches darin eine mit dem Fluideinlass 6 fluidisch verbundene Rohseite 8 von einer mit dem Fluidauslass 7 fluidisch verbundenen Reinseite 9 trennt. Im Beispielszenario ist der Fluideinlass 6 im Gehäusedeckel 5 und der Fluidauslass 7 im Gehäusetopf 4 angeordnet. Im Gehäusetopf 4 ist eine den Fluidauslass 7 ausbildende Durchgangsöffnung 24 vorhanden.
Entsprechend 1 weist das Ringfilter 10 einen ringförmigen Filterkörper 11 aus Filtermaterial, eine erste Endscheibe 12a an einer ersten axialen Stirnseite 13a des Filterkörpers 11 und eine zweite Endscheibe 12b an einer zweiten axialen Stirnseite 13b des Filterkörpers 11 auf. Eine axiale Richtung A ist dabei durch eine Mittellängsachse M des zylindrischen Filtergehäuses 2 definiert. Auf einer vom Filterkörper 11 abgewandten Stirnseite 14 der ersten Endscheibe 12a ist eine Axialdichtung 15 ausgebildet, welche sich zur Abdichtung der Rohseite 8 gegen die Reinseite 9 an einer die Durchgangsöffnung 24 einfassenden Gehäusewand 25 des Gehäusetopf 4 abstützt. Der Filterkörper 11 des Ringfilters 10 sowie die beiden Endscheiben 12a, 12b mit der an der ersten Endscheibe 12a ausgebildeten Axialdichtung 15 sind als in den Gehäusedeckel 5 einsetzbarer Einsatz ausgebildet.
Die 2 und 3 zeigen den in den Gehäusedeckel 5 eingesetzten Einsatz 16 in separater Darstellung. Die 2 zeigt dabei eine Schnittdarstellung, die 3 eine perspektivische Ansicht. Wie die 2 und 3 erkennen lassen, kann der Einsatz 16 eine Innenzarge 17 umfassen, welche koaxial zum Filterkörper und zu den beiden Endscheiben 12a, 12b angeordnet ist und welche am Gehäusedeckel 5 lösbar befestigt ist. Die lösbare Befestigung kann beispielsweise mittels einer Clip- oder Rastverbindung erfolgen.
Nach dem Einsetzen des Einsatzes 16 mit dem Ringfilter 10 in den Gehäusedeckel 5 kann dieser als Einheit mit dem Gehäusetopf 4 verschraubt werden, so dass die in 1 gezeigte, zusammengebaute Filtereinrichtung 1 entsteht. In dem in 1 gezeigten Zustand, in welchem, der Gehäusedeckel 5 mit dem Gehäusetopf 4 verschraubt ist, stützt sich die Axialdichtung 15 zur Abdichtung der Rohseite 8 gegen die Reinseite 9 am Gehäusetopf 4 ab.
Im Folgenden wird anhand der 4 und 5, welche die Endscheibe 12a mit der Axialdichtung 15 in verschiedenen perspektivischen Ansichten in separater Darstellung zeigt, der Aufbau und die Wirkungsweise der Axialdichtung 15 erläutert. Dabei wird auch auf 1 verwiesen werden, welche die Axialdichtung 15 in einem im Filtergehäuse 2 verbauten Zustand zeigt.
Gemäß den 4 und 5 ist die Axialdichtung 15 ringförmig ausgebildet und steht von der ringförmigen ersten Endscheibe 12a (vgl. 1) zum Gehäusetopf 4 weg ab.
Gemäß den 4 und 5 weist die Axialdichtung 15 einen von der ersten Endscheibe 12a abstehenden, ringförmigen Dichtungskragen 18 auf, der eine in der ersten Endscheibe 12a vorhandene Durchgangsöffnung 19 einfasst. Hierbei geht der Dichtungskragen 18 von der ersten Endscheibe 12a weg in eine ringförmige Dichtungsscheibe 20 über, die sich bei im Gehäuseinnenraum 3 montierten Ringfilter 10 am Gehäusetopf 4 abstützt.
Wie die 4 bis 6 anschaulich belegen, steht die Dichtungsscheibe 20 radial nach außen vom Dichtungskragen 18 weg ab. Die Dichtungsscheibe 20 und, alternativ oder zusätzlich, der Dichtungskragen 18 können aus einem federelastischen Material ausgebildet sein. Die Dichtungsscheibe 20 und der Dichtungskragen 18 können auch integral, insbesondere materialeinheitlich, aneinander ausgeformt sein. Außerdem können der Dichtungskragen 18 und die Dichtungsscheibe 20 integral an der ersten Endscheibe 12a ausgeformt sein.
Den 4 und 5 lässt sich in Zusammenschau mit der 1 des Weiteren entnehmen, dass von einer dem Filterkörper 11 zugewandten Stirnseite 21 der Dichtungsscheibe 20 eine Rippenstruktur 22 mit mehreren Rippen 23 absteht. Die 6 zeigt dabei die Dichtungsscheibe 20 ohne die Endscheibe 12a. Die Rippen 23 sind gemäß den 4 bis 6 entsprechend entlang einer Umfangsrichtung U der Dichtungsscheibe 20 im Abstand zueinander angeordnet sind. Die Rippen 23 der Rippenstruktur 22 können integral an der Dichtungsscheibe 20 ausgeformt sein.
7 zeigt die Endscheibe 12a mit der Axialdichtung 15 in separater Darstellung in einer Seitenansicht. Die Rippen 23 sind bei nicht im Gehäuseinnenraum 3 montiertem Ringfilter 10 – wie in 8 gezeigt – axial im Abstand zur ersten Endscheibe 12a angeordnet. Bei im Gehäuseinnenraum 3 montiertem Ringfilter 10 werden die Rippen 23 vom Gehäusetopf 4 hingegen wie in den 8 und 1 gezeigt gegen die erste Endscheibe 12a gedrückt. Dies lässt sich insbesondere der 8 entnehmen, welche die Endscheibe 12a mit der Axialdichtung 15 in – analog zur Darstellung der 7 – separater Darstellung in einer Seitenansicht zeigt. Bei im Gehäuseinnenraum 3 montiertem Ringfilter 10 ist die Dichtungsscheibe 20 somit wie in 1 gezeigt gegen den Gehäusetopf 4 vorgespannt. Dadurch wird auch ein gewisser Toleranzausgleich realisiert. Dabei fungieren die Rippen 23 als axialer Anschlag für die Dichtungsscheibe 20.

Claims

Filtereinrichtung (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, – mit einem Filtergehäuse (2), welches einen Gehäuseinnenraum (3) begrenzt und einen Gehäusetopf (4), einen Gehäusedeckel (5), einen Fluideinlass (6) und einen Fluidauslass (7) aufweist, – mit einem im Gehäuseinnenraum (3) austauschbar angeordneten Ringfilter (10), welches darin eine mit dem Fluideinlass (6) fluidisch verbundene Rohseite (8) von einer mit dem Fluidauslass (7) fluidisch verbundenen Reinseite (9) trennt, – wobei das Ringfilter (10) einen ringförmigen Filterkörper (11) aus Filtermaterial, eine erste axiale Endscheibe (12a) an einer ersten axialen Stirnseite (12a) des Filterkörpers (11) und eine zweite axiale Endscheibe (12b) an einer zweiten axialen Stirnseite (12b) des Filterkörpers (11) aufweist, – wobei auf einer vom Filterkörper abgewandten Stirnseite (14) der ersten axialen Endscheibe (12a) eine Axialdichtung (15) ausgebildet ist, welche sich zur Abdichtung der Rohseite (8) gegen die Reinseite (9) am Gehäusetopf (4) abstützt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialdichtung (15) ringförmig ausgebildet ist und von der ebenfalls ringförmig ausgebildeten ersten axialen Endscheibe (12a) zum Gehäusetopf (4) hin absteht.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialdichtung (15) einen von der ringförmigen ersten axialen Endscheibe (12a) abstehenden, ringförmigen Dichtungskragen (18) aufweist, der eine in der ringförmigen ersten axiale Endscheibe vorhandene Durchgangsöffnung (19) einfasst, wobei der Dichtungskragen (18) von der ersten axialen Endscheibe (12a) weg in eine ringförmige, sich am Gehäusetopf abstützende Dichtungsscheibe (20) übergeht, die sich bei im Gehäuseinnenraum (3) montiertem Ringfilter (10) am Gehäusetopf (4) abstützt.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäusetopf (4) eine den Fluideinlass (6) oder den Fluidauslass (7) ausbildende Durchgangsöffnung (24) vorhanden ist, wobei sich die Dichtungsscheibe (20) an einer die Durchgangsöffnung (24) einfassenden Gehäusewand (25) des Gehäusetopfs (4) entlang dessen Umfangsrichtung (U) umlaufend abstützt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (20) und der Dichtungskragen (18) aus einem federelastischen Material ausgebildet sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (20) und der Dichtungskragen (18) integral aneinander ausgeformt sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (20) integral an der ersten Endscheibe (12a) ausgeformt ist, oder dass die Dichtungsscheibe (20) lösbar an der ersten Endscheibe (12a) befestigt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (20) radial nach außen vom Dichtungskragen (18) weg absteht.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (20) bei im Gehäuseinnenraum (3) montiertem Ringfilter (10) gegen den Gehäusetopf (4) vorgespannt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von einer dem Filterkörper (11) zugewandten Stirnseite (21) der Dichtungsscheibe eine Rippenstruktur (22) mit mehreren Rippen (23) absteht, die bei im Gehäuseinnenraum (3) montiertem Ringfilter (10) vom Gehäusetopf (4) gegen die erste axiale Endscheibe (12a) gedrückt sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (23) bei nicht im Gehäuseinnenraum (3) montiertem Ringfilter (10) axial Im Abstand zur ersten axialen Endscheibe (11a) angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Rippen (23) integral an der Dichtungsscheibe (20) ausgeformt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (23) sich jeweils entlang einer radialen Richtung (R) erstrecken und entlang der Umfangsrichtung (U) der Dichtungsscheibe (20) im Abstand zueinander angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (11) des Ringfilters (10) sowie die beiden axialen Endscheiben (12a, 12b) mit der an der ersten axiale Endscheibe (12a) ausgebildeten Axialdichtung (15) als in den Gehäusedeckel (5) einsetzbarer Einsatz (16) ausgebildet sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (5) mit dem Einsatz (16) als Einheit mit dem Gehäusetopf (4) verschraubbar ist, wobei sich die Axialdichtung (15) in einem mit dem Gehäusetopf (4) verschraubten Zustand des Gehäusedeckels (5) zur Abdichtung der Rohseite (9) gegen die Reinseite (9) am Gehäusetopf (4) abstützt.
Brennkraftmaschine mit einer Filtereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.