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Die Erfindung betrifft einen Ölfilter für einen Kraftwagen, mit einem Filterelement, welches in ein Ölfiltergehäuse des Ölfilters eingebracht ist. Ein Filtermaterial des Filterelements umgibt in radialer Richtung einen Strömungspfad des Ölfilters für gefiltertes Öls. Zum Stabilisieren des Filtermaterials ist eine Stützeinrichtung vorgesehen.
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Die
DE 10 2014 214 158 A1 beschreibt ein Ringfilterelement mit einem zickzackförmig gefalteten Faltenstern. Eine Stabilisierungseinrichtung in Form eines Bürstenrings soll hierbei ein Auf-Block-Gehen einzelner Falten des Faltensterns verhindern. Der Bürstenring weist hierfür Borsten auf, welche zwischen den einzelnen Falten des Faltensterns liegen.
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Generell ist bei Filterelementen, wie sie etwa in einem Ölfilter eines Nutzfahrzeugs zum Einsatz kommen, eine Abstützung des beispielsweise als Faltenbalg ausgebildeten Filtermaterials vorgesehen. Insbesondere kann es bezogen auf eine axiale Länge des Filterelements in der Mitte desselben aufgrund des durch das Filtern des zu reinigenden Öls bewirkten Druckverlusts zu einem Komprimieren des Filtermaterials kommen. Eine Stützeinrichtung oder Abstützung verhindert somit, dass das Filterelement bei hohen Volumenströmen kollabiert. So wird auch eine Zerstörung des Filterelements aufgrund eines massiv ansteigenden Druckverlusts vermieden. Wenn eine solche Stützeinrichtung Bestandteil des Filterelements ist, so wird auch bei jedem Austausch des Filterelements die Abstützung mit ersetzt.
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Dies ist beispielsweise auch bei einem von dem Filterhersteller Hengst vertriebenen Filterelement der Fall. Hierbei sind zwischen einer oberen Endscheibe und einer unteren Endscheibe des Filterelements zwei weitere, mittig mit einer Durchtrittsöffnung versehene Zwischenscheiben angeordnet. Diese Unterteilung des Filterelements über seine axiale Länge in drei Teile dient einer Stabilisierung des Filterelements. Zudem ist innerhalb des jeweiligen Teils ein jeweiliger käfigartiger Stützzylinder angeordnet, welcher einem Kollabieren des jeweiligen Teils entgegenwirken soll.
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Der Aufbau dieses Filterelements mit der Unterteilung in drei Teile, dem Vorsehen der Zwischenscheiben sowie der inneren Stützzylinder ist sehr komplex, und das Filterelement umfasst eine Vielzahl von Einzelteilen. Der mit dem Bereitstellen eines solchen Filterelements einhergehende Aufwand ist somit vergleichsweise hoch, und das Filterelement ist vergleichsweise kostenintensiv beziehungsweise teuer.
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Zudem führt das Vorsehen der als Stützeinrichtung wirkenden Stützzylinder über die gesamte Länge des Filterelements zu einem unerwünscht hohen Druckverlust im Betrieb des Filterelements.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen insbesondere im Hinblick auf den Druckverlust verbesserten Ölfilter der eingangs genannten Art zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ölfilter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Ölfilter für einen Kraftwagen umfasst ein Filterelement, welches in ein Ölfiltergehäuse des Ölfilters eingebracht ist. Ein Filtermaterial des Filterelements umgibt einen Strömungspfad des Ölfilters für gefiltertes Öl in radialer Richtung. Eine Stützeinrichtung zum Stabilisieren des Filtermaterials umfasst wenigstens einen Vorsprung, welcher von einem Grundkörper eines Innendoms des Ölfilters aus in radialer Richtung zu dem Filtermaterial hin vorsteht. Der wenigstens eine Vorsprung beaufschlagt das Filtermaterial mit einem in die radiale Richtung wirkenden Druck. So ist dafür gesorgt, dass das Filterelement im in das Ölfiltergehäuse eingebrachten Zustand unter einer Vorspannung steht. Denn in demjenigen Bereich, in welchem der wenigstens eine Vorsprung das Filtermaterial mit dem Druck beaufschlagt, ist das beispielsweise als Faltenbalg ausgebildete Filtermaterial zusammengedrückt.
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In Bereichen, welche in Richtung der axialen Länge des Filterelements an den wenigstens einen Vorsprung angrenzen, liegt dann, wenn kein Öl das Filterelement in radialer Richtung (also von außen nach innen) durchströmt, demgegenüber vorzugsweise kein Kontakt des Filtermaterials mit dem Innendom vor. Durch das Vorsehen des wenigstens einen Vorsprungs lediglich an diskreten Stellen über die axiale Länge des Filterelements hinweg und nicht über die gesamte Länge des Filterelements hinweg ist einerseits eine ausreichende Stützwirkung der Stützeinrichtung erreicht. Andererseits ist der Druckverlust besonders gering, wobei lediglich im Bereich des wenigstens einen Vorsprungs ein Kontakt zwischen dem Innendom und dem Filterelement vorhanden ist. Dieser Kontakt liegt bevorzugt bereits dann vor, wenn noch kein zu filterndes Öl das Filtermaterial hin zu dem Strömungspfad für das gefilterte Öl (also in die radiale Richtung) durchströmt, also wenn ein mit dem Öl zu beaufschlagender Verbrennungsmotor des Kraftwagens noch ausgeschaltet ist. Zu dem verbesserten Abstützen beziehungsweise Stabilisieren des Filtermaterials trägt auch bei, dass das Filterelement aufgrund des Vorsehens des wenigstens einen Vorsprungs, welcher das Filtermaterial mit dem Druck beaufschlagt, unter der Vorspannung steht.
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Der Aufbau des Ölfilters ist dennoch besonders einfach, was mit besonders niedrigen Kosten einhergeht. Zudem ist der mit dem Vorsehen einer Vielzahl von Einzelteilen einhergehende Materialaufwand vermieden.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine Vorsprung als um den Grundkörper umlaufender Stützring ausgebildet. So ist eine gleichmäßige Beaufschlagung des Filtermaterials mit Druck in radialer Richtung und damit verbunden ein lokales Ausbauchen des Filtermaterials an der Stelle des wenigstens einen Stützrings bewirkbar. Dies ist der Stabilisierung des Filtermaterials zuträglich.
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Vorzugsweise weist die Stützeinrichtung über eine axiale Länge des Filterelements zumindest zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Stützringe auf. Denn so kann über eine Abstützung an besonders wenigen Stellen, beispielsweise an lediglich zwei Stellen, einerseits eine verbesserte Stabilisierung des Filtermaterials erreicht werden, welche dennoch mit einem besonders niedrigen Druckverlust und Materialaufwand einhergeht. Mit zumindest zwei Stützringen lässt sich über die axiale Länge des Filterelements eine bessere Abstützung erreichen als mit lediglich einem Stützring. Ist die Anzahl der Stützringe niedrig, so ist der Druckverlust und der Materialbedarf besonders gering.
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Der Stützring braucht nicht durchgängig ausgebildet zu sein, sondern es können auch einzelne, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Elemente den Stützring bilden.
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Vorzugsweise weist das Filterelement im Bereich des wenigstens einen Vorsprungs ein von dem Filtermaterial verschiedenes Kontaktelement auf. Hierbei liegt der wenigstens eine Vorsprung im Bereich des Kontaktelements an dem Filterelement an. Eine solche Ausgestaltung ist besonders robust, da kein direkter Kontakt zwischen dem Vorsprung und dem Filtermaterial besteht, sondern vielmehr ein Kontakt zwischen dem wenigstens einen Vorsprung und dem Kontaktelement. Das Kontaktelement kann beispielsweise aus einem Vliesmaterial und/oder aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein.
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Vorzugsweise ist das Kontaktelement als innenumfangsseitig um das Filtermaterial umlaufender Ring ausgebildet. Insbesondere kann die Stützeinrichtung über eine axiale Länge des Filterelements zumindest zwei Kontaktelemente umfassen, welche über Stützstege des Filterelements in axialer Richtung auf Abstand voneinander und auf Abstand von jeweiligen Endscheiben des Filterelements gehalten sind. Durch eine solche auf Seiten des Filterelements vorgesehene Stützstruktur ist einerseits die Stabilisierung des Filterelements verbessert. Zudem lässt sich durch die als Abstandshalter wirkenden Stützstege die Lage der Kontaktelemente, insbesondere Kontaktringe, besonders einfach und präzise vorgeben.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der wenigstens eine Vorsprung und das Kontaktelement miteinander korrespondierende Strukturelemente aufweisen, welche durch das Einbringen des Filterelements in das Ölfiltergehäuse miteinander in Eingriff gebracht sind. Durch die Strukturelemente kann somit ein Schlüssel-Schloss-Prinzip realisiert sein, durch welches einerseits eine genaue Einbaulage des Filterelements vorgebbar ist.
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Des Weiteren kann so besonders einfach sichergestellt werden, dass es zu keinem Fehlverbau eines nicht geeigneten beziehungsweise falschen Filterelements in das Ölfiltergehäuse kommt. Denn nur wenn die miteinander korrespondierenden Strukturelemente miteinander in Eingriff sind, der „Schlüssel“ also in das „Schloss“ passt, lässt sich das Filterelement wie gewünscht in das Ölfiltergehäuse einbringen beziehungsweise einbauen.
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Vorzugsweise ist der Innendom als bei einem Austausch des Filterelements mit dem Ölfiltergehäuse gekoppelt verbleibendes Bauteil des Ölfilters ausgebildet. Denn dann sind Aufwand und Kosten für das Bereitstellen des Filterelements besonders gering.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 in einer schematischen, teilweise geschnittenen Ansicht ein einen Ölfilter umfassendes Ölmodul und Kühlmittelmodul eines Verbrennungsmotors für einen Kraftwagen;
- 2 das Ausbilden von Stützringen an einem äußeren Zylinder eines Innendoms des Ölfilters gemäß 1 sowie schematisch die Beaufschlagung eines Filtermaterials eines Filterelements des Ölfilters mit einem in radiale Richtung wirkenden Druck durch diese Stützringe;
- 3 eine Variante des Innendoms des Ölfilters, bei welchem die Stützringe lediglich über Verbindungsstege mit einem inneren Zylinder des Innendoms verbunden sind;
- 4 eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 3;
- 5 eine Variante des Ölfilters, bei welcher auch auf Seiten des Filterelements zwei Stützringe oder Kontaktringe vorgesehen sind, welche aus einem anderen Material gebildet sind als das Filtermaterial des Filterelements;
- 6 in einer Detailansicht einen Kontaktbereich des zu dem Innendom gehörenden Stützrings mit dem auf Seiten des Filterelements vorgesehenen Stützring;
- 7 eine Gerüststruktur des die Stützringe des Filterelements umfassenden Filterelements; und
- 8 eine Variante des Ölfilters, bei welcher durch die Stützringe ein Schlüssel-Schloss-Prinzip realisiert ist.
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Von einem Verbrennungsmotor für einen Kraftwagen, bei welchem es sich beispielsweise um ein Nutzfahrzeug, insbesondere um ein schweres Nutzfahrzeug, handeln kann, ist in 1 teilweise geschnitten und schematisch ein Ölmodul 10 mit in das Ölmodul 10 integriertem Kühlmittelmodul gezeigt. Das Ölmodul 10 umfasst einen Ölfilter 12, welcher ein Ölfiltergehäuse 14 und ein in das Ölfiltergehäuse 14 eingebrachtes Filterelement 16 beziehungsweise eine Filterkartusche aufweist. Das Ölfiltergehäuse 14 umfasst eine zylindrische Aufnahme 18, mit welcher ein Deckel 20 des Ölfiltergehäuses 14 verschraubt ist. An dem Deckel 20 ist das Filterelement 16 beziehungsweise die Filterkartusche gehalten.
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Das Filterelement 16 umfasst ein Filtermaterial 22, welches beispielsweise als Faltenbalg ausgebildet sein kann. Das zu filternde Öl durchströmt das Filtermaterial 22 in radialer Richtung von außen nach innen. Auf diese Weise gelangt das gefilterte Öl in den Bereich eines Innendoms 24 des Ölfilters 12, welcher vorliegend als mit dem Ölfiltergehäuse 14 gekoppeltes Bauteil des Ölfilters 12 ausgebildet ist. Der Innendom 24 dient als Stützeinrichtung zum Stabilisieren des Filtermaterials 22 und verhindert somit ein Kollabieren des Filtermaterials 22 im Betrieb des Ölfilters 12. Der in 1 geschnitten gezeigte Innendom 24 umfasst einen äußeren Zylinder 26, in welchem eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 28 ausgebildet ist. Über diese Durchtrittsöffnungen 28 kann das gefilterte Öl nach dem Hindurchtreten durch das Filtermaterial 22 in den Innendom 24 eintreten, durch welchen somit ein Strömungspfad für gefiltertes Öl bereitgestellt ist. Der Innendom 24 umfasst auch einen inneren Zylinder 30, welcher ebenso wie der die Durchtrittsöffnungen 28 aufweisende äußere Zylinder 26 in der in 2 linken Darstellung geschnitten gezeigt ist.
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Aus 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass das Filterelement 16 eine obere Endscheibe 32 und eine untere Endscheibe 34 umfasst. Eine axiale Länge beziehungsweise axiale Richtung des Filterelements 16 und auch des Innendoms 24 ist in 2 durch eine Mittelachse 36 des Ölfilters 12 veranschaulicht. In Richtung dieser Mittelachse 36 ist bezogen auf die Einbaulage des Filterelements 16 in dem Ölfiltergehäuse 14 des Ölfilters 12 die obere Endscheibe 32 oberhalb der unteren Endscheibe 34 des Filterelements 16 angeordnet.
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Insbesondere mittig zwischen diesen beiden Endscheiben 32, 34 kann es durch das Einströmen des gefilterten Öls in den Innendom 24 und aufgrund des durch das Filterelement 16 bewirkten Druckverlusts zu einem Komprimieren des Filtermaterials 22 kommen. Dies wird vorliegend besonders weitgehend durch das Vorsehen einer Stützeinrichtung verhindert, welche bei der Variante des Ölfilters 12 gemäß 2 einen ersten Vorsprung in Form eines um den äußeren Zylinder 26 umlaufenden ersten Stützrings 38 und eines zweiten solchen Stützrings 40 aufweist. Der jeweilige Vorsprung oder Stützring 38, 40 steht von dem äußeren Zylinder 26 aus in radialer Richtung zu dem Filtermaterial 22 hin vor. Im Bereich dieser beispielsweise als die Stützringe 38, 40 ausgebildeten Vorsprünge ist das Filtermaterial 22 mit einem in die radiale Richtung wirkenden Druck beaufschlagt. Dementsprechend ist ein Durchmesser des Filtermaterials 22 im Bereich der beiden Vorsprünge oder Stützringe 38, 40 größer als ein Durchmesser des Filtermaterials 22 in jeweiligen, an die Stützringe 38, 40 in axialer Richtung angrenzenden Bereichen 42. Dieses lokale Ausbauchen des Filtermaterials 22 im Bereich der Vorsprünge beziehungsweise Stützringe 38, 40 ist in der in 2 rechten Darstellung nochmals übertrieben und schematisch veranschaulicht.
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Aufgrund dieses lokalen Ausbauches des Filtermaterials 22 steht das Filtermaterial 22 unter einer Vorspannung, welche zur Stabilisierung des Filtermaterials 22 beiträgt. Zumindest im nicht von Öl durchströmten Zustand beziehungsweise nach einem Einbau des unverbrauchten, neuen Filterelements 16 in das Ölfiltergehäuse 14 ist demgegenüber zwischen dem äußeren Zylinder 26 und dem Filtermaterial 22 in den Bereichen 42 ein schmaler Spalt 44 ausgebildet. Deswegen kann das gefilterte Öl mit einem besonders geringen Druckverlust in den Innendom 24 des Ölfilters 12 eintreten. Zudem ist die durch die Stützringe 38, 40 bereitgestellte Abstützung des Filtermaterials 22 beziehungsweise Filterbalgs nicht über die gesamte axiale Länge des Filterelements 16 ausgeführt, sondern lediglich an wenigen Stellen, an welchen diese Abstützung vorzusehen beziehungsweise vorteilhaft ist.
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Bei der in 3 gezeigten Variante des Ölfilters 12 ist von diesem lediglich der Innendom 24 schematisch und in einer Schnittansicht teilweise gezeigt. Bei dieser Variante sind die Vorsprünge beziehungsweise Stützringe 38, 40 lediglich über eine Mehrzahl von Verbindungsstegen 46 mit dem inneren Zylinder 30 verbunden. Somit ist in den Bereichen 42 zwischen den Stützringen 38, 40 und oberhalb beziehungsweise unterhalb der Stützringe 38, 40 kein Material eines äußeren Zylinders 26 vorgesehen. Dementsprechend kann hier das gefilterte Öl noch ungehinderter in den Innendom 24 eintreten. Die in 3 gezeigte Variante des Ölfilters 12 geht auch mit einem noch geringeren Materialeinsatz für das Bereitstellen des Innendoms 24 einher als dies bei der in 2 gezeigten Variante des Ölfilters 12 der Fall ist.
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Die Stützringe 38, 40, welche vorliegend gleichartig ausgebildet gezeigt sind, können unterschiedlich ausgebildet sein, etwa im Hinblick auf ihre jeweilige Höhe in Richtung der Mittelachse 36 und/oder auf das Vorspringen in radialer Richtung.
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Aus der Schnittansicht des Innendoms 24 in 4 ist gut ersichtlich, dass pro Stützring 38, 40 beispielsweise drei, insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete, Verbindungsstege 46 vorgesehen sein können, über welche die Verbindung zwischen dem jeweiligen Stützring 38, 40 und dem inneren Zylinder 30 des Innendoms 24 hergestellt ist. Es können jedoch auch mehr oder weniger als drei Verbindungsstege 46 den jeweiligen Stützring 38, 40 mit dem inneren Zylinder 30 verbinden.
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5 zeigt schematisch eine weitere Variante des Ölfilters 12, bei welcher auch auf Seiten des Filterelements 16 zwei Ringe 48 oder Stützringe vorgesehen sind, welche innenumfangsseitig um das Filtermaterial 22 umlaufen. Durch diese Ringe 48 oder Stützdome sind auf Seiten des Filterelements 16 Kontaktelemente bereitgestellt, an welchen die Vorsprünge beziehungsweise Stützringe 38, 40 anliegen. Somit besteht kein direkter Kontakt zwischen den Stützringen 38, 40 und dem beispielsweise als einem Filterpapier gebildeten Filtermaterial 22. Vielmehr ist das Filterelement 16 im Bereich der Ringe 48 beziehungsweise Kontaktelemente lokal verstärkt, indem die Ringe 48 beispielsweise aus einem Vliesmaterial und/oder aus einem steifen Kunststoffmaterial gebildet sind. Auf diese Weise ist eine besonders robuste Abstützung des Filtermaterials 22 erreichbar.
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Aus der Ansicht in 6 ist ersichtlich, dass die Stützringe 38, 40 einerseits und die auf Seiten des Filterelements 16 vorgesehenen Ringe 48 beziehungsweise Kontaktelemente andererseits jeweils konvex gewölbt ausgebildet sein können. Dadurch ist eine Kontaktfläche zwischen den Stützringen 38, 40 und den Ringen 48 besonders gering gehalten. Auch dies ist im Hinblick auf den Druckverlust beim Hindurchtreten des zu filternden Öls in radialer Richtung von außen durch das Filtermaterial 22 hindurch in den Bereich des Innendoms 24 hinein vorteilhaft.
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In 7 ist eine die Ringe 48 umfassende Stützeinrichtung beziehungsweise Stützstruktur 50 des Filterelements 16 gemäß der in 5 gezeigten Variante schematisch dargestellt. So umfasst die Stützstruktur 50 die beiden in axialer Richtung auf Abstand voneinander gehaltenen Ringe 48. Hierfür sind zwischen den Ringen 48 erste Stützstege 52 vorgesehen. Weitere Stützstege 54 halten den oberen Ring 48 in axialer Richtung auf Abstand von einem oberen Ringelement 56 und somit von der oberen Endscheibe 32 des Filterelements 16 (vergleiche 5). In analoger Weise halten weitere Stützstege 58 den unteren Ring 48 in axialer Richtung auf Abstand von einem unteren Ringelement 60 der Stützstruktur 50 und somit auf Abstand von der unteren Endscheibe 34 des Filterelements 16 (vergleiche 5). Die gitterartige Stützstruktur 50, welche das Filtermaterial 22 innenliegend abstützt, ist jedoch in den Bereichen zwischen den Ringen 48 und zwischen den jeweiligen Ringen 48 und den Ringelementen 56, 69, also im Bereich der Stützstege 52, 54, 58 sehr gut für das gefilterte Öl durchlässig. Auch dies ist dem geringen Druckverlust beim Durchströmen des Filterelements 16 zuträglich.
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Anhand von 8 lässt sich veranschaulichen, dass sich bei Vorsehen der Ringe 48 oder Stützringe auf Seiten des Filterelements 16 einerseits und der Stützringe 38, 40 auf Seiten des Innendoms 24 andererseits sehr einfach und vorteilhaft ein Schlüssel-Schloss-Prinzip realisieren lässt, welches einen Fehlverbau eines falschen Filterelements 16 verhindert. So ist in der in 8 linken Darstellung gezeigt, dass eine an einem der Stützringe 38, 40 ausgebildete Nase 62 oder dergleichen Strukturelement mit einem auf Seiten des Rings 48 vorgesehenen Strukturelement in Eingriff gebracht sein beziehungsweise in Eingriff stehen kann, wenn das Filterelement 16 in das Ölfiltergehäuse 14 eingebaut beziehungsweise eingebracht ist.
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Wie aus der vergrößerten Ansicht in der in 8 rechten, schematischen Darstellung ersichtlich ist, kann nämlich die Nase 62 beispielsweise in eine Kerbe 64 oder Nut eingreifen, welche auf Seiten des Rings 48 vorgesehen ist. Durch ein entsprechendes Design einer Schnittstelle, an welcher die Stützringe 38, 40 die Kontaktelemente oder Ringe 48 kontaktieren, kann dementsprechend das Schlüssel-Schloss-Prinzip realisiert sein, durch welches ein korrekter Einbau lediglich des geeigneten Filterelements 16 in das Ölfiltergehäuse 14 sichergestellt werden kann. Durch das Schlüssel-Schloss-Prinzip kann das Filterelement 16 zudem im Hinblick auf eine Rotation um die Mittelachse 36 in seiner Lage oder Position sicher fixiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014214158 A1 [0002]
