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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringdichtung aus elastischem Kunststoff für ein radial durchströmtes, austauschbar in einem Filtergehäuse einsetzbares Ringfilterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Ringfilterelement mit einer solchen Ringdichtung sowie eine Filtereinrichtung mit einem solchen radial durchströmten Ringfilterelement.
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Aus der
WO 97/41939 A1 ist eine gattungsgemäße Ringdichtung aus elastischem Kunststoff für eine radial durchströmtes, austauschbar in einem Filtergehäuse einsetzbares Ringfilterelement bekannt. Die Ringdichtung ist dabei an einer Endscheibe angeordnet und kann von einem Endscheibenmaterial selbst ausgehen. Zudem besitzt die Ringdichtung einen in axialer Richtung abgewinkelten Ringkragen mit wenigstens zwei gegeneinander geneigten Bereichen, welche eine Dichtkante bilden. Durch die radiale Anlage des freien axialen Endes des Ringkragens soll dieser bei radialer Verspannung eine verbesserte dauerhafte Dichtwirkung erhalten, die auch bei einem Setzen des Ringkragenmaterials nicht verloren geht.
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Aus der
WO 2012/172019 A1 ist ein Filterelement zur Filterung von Luft bekannt, welches eine Dichtung zum Halten des Filterelements an einem Gehäuseoberteil und einem Mittelrohr eines Filtergehäuses sowie zum Abdichten eines Raums zwischen dem Filterelement und dem Gehäuseoberteil besitzt. Die Dichtung selbst ist dabei mit einer Dichtungsaufnahme des Gehäuseoberteils und/oder des Mittelrohrs formschlüssig verbindbar.
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Aus der
WO 2017/134025 A1 ist ein Filterelement eines Flüssigkeitsfilters bekannt, welches wenigstens ein Filtermedium besitzt, dass einen Elementinnenraum bezüglich einer Elementachse umfangsmäßig umgibt. Eine radial innere Umfangsseite des wenigstens einen Filtermediums bildet eine Abströmseite des Filterelements für das Reinfluid auf der Reinfluidseite, während eine radial äußere Umfangsseite eine Anströmseite des Filterelements für das Rohfluid bildet. Das Filterelement weist darüber hinaus wenigstens eine wenigstens Abschnittsweise Stirnseitig an dem Filtermedium angeordnete Dichtungselementanordnung einer Dichteinrichtung zum Abdichten wenigstens einer Fluidverbindung auf. Die Dichteinrichtung besitzt dabei eine Dichtlippe.
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Aus der
DE 20 2005 013 478 U1 ist ein Fluidfilter mit einem hohlzylindrischen Filterbalg aus einem gefalteten Filtermedium bekannt, welches stirnseitig in eine aus Kunststoff ausgebildete Dichtungsendscheibe eingebettet ist. Diese Dichtungsendscheibe besitzt einen Endscheibenanteil und einen konzentrischen Dichtungsanteil, der bei in ein Filtergehäuse eingesetztem Fluidfilter an wenigstens einer Anlagefläche des Filtergehäuses dichtend zur Anlage kommt. Der Dichtungsanteil weist einen konzentrischen Ringkragen auf, der an wenigstens einem Ende eine Dichtlippe besitzt und der gegenüber einer parallelen zur Mantelfläche des Fluidfilters geneigt ist, wobei der Ringkragen zwischen den beiden Enden der Endscheibe verbunden ist. Hierdurch soll eine an der Endscheibe angebundene Dichtung geschaffen werden, welche einfach und kostengünstig herzustellen ist und zugleich eine hohe Variabilität in der Anwendung aufweist.
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Generell besitzen Filterelemente für Filtersysteme eine Roh- und eine Reinseite. Damit das zu reinigende Fluid über das Filtermedium geleitet wird, muss das Filterelement dichtend in einem Gehäuse des Filtersystems beziehungsweise einer Filtereinrichtung verbaut sein. Hierzu weist das Filterelement, welches beispielsweise als Ringfilterelement ausgebildet ist, in der Regel mindestens eine Dichtstelle auf. Um mögliche Toleranzen an dieser Dichtstelle ausgleichen zu können, muss die Dichtung selbst in einem gewissen Bereich flexibel gestaltet sein. Dies wird bislang beispielsweise durch komprimierbare Dichtmaterialien oder eine an einer Endscheibe integral angeformte Dichtlippe mit Schlitzen erreicht. Bei letzterem ist jedoch nachteilig, dass mit dem Zusatzbauteil die Kosten für den technischen Aufwand ebenso wie für die Herstellung erhöht werden. Bei einer angespritzten Kunststoffdichtlippe ohne solche Schlitze ist die Flexibilität eingeschränkt, was mit hohen Montagekräften verbunden ist. Bei der geschlitzten Variante sind die aufzubringenden Montagekräfte geringer, jedoch auf Kosten der Dichtheit. Für die Herstellung geschlitzter Dichtlippen ist zudem ein vergleichsweise aufwendiges und damit auch teures Kunststoffspritzgusswerkzeug erforderlich, damit vordefinierte Toleranzen eingehalten werden können.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Ringdichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte zumindest eine relative Ausführungsform anzugeben, die sich sowohl flexibel einsetzen als auch kostengünstig herstellen lässt.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegenden Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Ringdichtung nicht mehr wie bislang bekannt, radiale Schlitze zur Erhöhung der Flexibilität vorzusehen, sondern lediglich noch radiale Nuten, die eine Querschnittsschwächung der Dichtlippe darstellen und gegebenenfalls eine Sollbruchstelle definieren, an welcher die Dichtlippe der Ringdichtung definiert aufreißen kann. Die radialen Nuten gehen dabei jedoch nicht ganz durch die Dichtlippe durch. Insgesamt lässt sich mit einer derartigen Ringdichtung eine vergleichsweise hohe Flexibilität mit einem einfachen und damit auch kostengünstigen Kunststoffspritzgusswerkzeug erreichen. An den Materialaussparungen im Bereich der Nuten kann gegebenenfalls zudem ein Einreißen erfolgen, welches jedoch nur einen sehr kleinen Spalt bewirkt, sodass die Dichtheit im Wesentlichen erhalten bleibt. Um die Nuten dabei in einem Kunststoffspritzgussprozess einfach herstellen zu können, weisen diese ein V-förmiges Querschnitzprofil auf. Die Spitze des V's ist dabei radial nach außen gerichtet. Durch die vordefinierte Sollbruchstelle, an welcher die Dichtlippe reisen kann, können zudem auch vergleichsweise geringe Montagekräfte erreicht werden. Die erfindungsgemäße Ringdichtung ist dabei aus elastischem Kunststoff ausgebildet und für ein radial durchströmtes, austauschbar in einem Filtergehäuse einsetzbares Ringfilterelement vorgesehen und weist eine radial innen oder außen wirkende und axial verschiebbare Dichtlippe auf, die eine Dichtung gegenüber einer zylindrischen Anlagefläche eines Filtergehäuses, beispielsweise eines Öl-oder Kraftstofffilters, bildet. Erfindungsgemäß weist nun die Dichtlippe zumindest drei in Umfangsrichtung versetzt zu einander angeordnete und in Radialrichtung verlaufende Nuten auf, die ein V-förmiges Profil besitzen und eine Querschnitzschwächung darstellen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Nuten, welchen Materialaussparungen darstellen, ist es bei einem Aufschieben der erfindungsgemäßen Ringdichtung auf einen Funktionsträger in einem Filtergehäuse einer Filtereinrichtung möglich, die Ringdichtung radial zu dehnen, bis die Dichtung im Bereich der Nuten reißt. In diesem Fall wäre die erfindungsgemäße Ringdichtung beispielsweise radial innen an eine Endscheibe des Ringfilterelements angespritzt. Durch das Reißen der Dichtung im Bereich der Nuten bleibt die Dichtheit zumindest überwiegend gegeben, da sich nur ein sehr kleiner Spalt ergibt. Zudem können die axial erforderlichen Montagekräfte auf einen vergleichsweise kurzen axialen Weg des Aufreißens beschränkt werden und fallen anschließend im gerissenen Zustand der Dichtung, beziehungsweise Dichtlippe, das heißt wenn das Ringfilterelement weiter auf den Funktionsträger aufgeschoben wird, ab. Insgesamt können so mit der erfindungsgemäßen Ringdichtung eine einfache und kostengünstige Herstellung derselben, geringere Montagekräfte und eine erhöhte Dichtwirkung erzielt werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung schließen zwei Nutflanken einer jeweiligen Nut einen Winkel α von 20° < α < 40° ein. Insbesondere kann ein derartiger Winkel α ca. 30° betragen. Diese Winkelbereiche und insbesondere ein Winkel α von 30° ermöglicht dabei eine vergleichsweise einfache und damit auch kostengünstige Herstellung, insbesondere bedingt durch ein einfaches Ausformen aus einem entsprechenden Kunststoffspritzgusswerkzeug.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Ringdichtung an einem Nutengrund eine Dicke d von 0,05 mm < d < 1,0 mm, insbesondere eine Dicke d von ca. 0,2 mm, auf. Hierdurch kann ein vergleichsweise einfaches Aufreißen der Dichtung im Bereich des Nutengrunds erreicht werden, wodurch die aufzubringenden Montagekräfte reduziert werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Ringdichtung als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Ringdichtung kostengünstig und zugleich qualitativ hochwertig herstellen.
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Zweckmäßig verjüngt sich die Dichtlippe zu einem freien Ende hin, wobei zugleich auch die Tiefe der Nuten zu einem freien Ende hin abnimmt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Ringdichtung an einem Nutengrund durchgehend eine Dicke d zwischen 0,05 und 1,0, insbesondere von ca. 0,2 mm aufweist, sodass sich die zu ihrem freien Rand hin verjüngende Dichtlippe hinsichtlich der Nuttiefe entsprechend reduziert. Die Nuttiefe kann dabei an einem freien Rand der Dichtlippe noch geringfügig vorhanden sein oder aber auf null auslaufen. Zudem kann an einem Innendurchmesser der Nut eine schmale Kerbstelle eingebracht sein, was das Einreißen an der Materialaussparung, das heißt der Nut vereinfacht und die punktuellen Montagekräfte reduziert. Unter derartigen „punktuellen Montagekräften“ werden hohe Montagekräfte an einem bestimmten Punkt im Montageweg des Filterelements verstanden. In einem Kraft/Weg-Diagramm kann man die punktuellen Montagekräfte durch einen starken abrupten Anstieg der Montagekraft erkennen.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ringfilterelement mit einem aus einem Filtermaterial gebildeten Faltenstern anzugeben, wobei das Filtermaterial stirnseitigen zwei Endscheiben eingebettet ist. Zusätzlich ist eine Ringdichtung entsprechend den vorherigen Absätzen vorgesehen, welche insbesondere innen und/oder außen an einer Endscheibe des Ringfilterelements angeordnet, insbesondere angespritzt sein kann. Hierdurch lässt sich ein Ringfilterelement mit einer kostengünstigen aber zugleich lediglich geringe Montagekräfte erfordernde und eine hohe Dichtheit aufweisenden Ringdichtung herstellen. Eingesetzt werden kann ein derartiges Ringfilterelement in einer herkömmlichen Filtereinrichtung, beispielsweise in einem Öl- oder Kraftstofffilter.
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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, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Ringfilterelement und einer daran angeordneten, erfindungsgemäßen Ringdichtung,
- 2 eine Querschnittsdarstellung durch die erfindungsgemäße Ringdichtung im Bereich einer Nut,
- 3 eine sich von unten auf die erfindungsgemäße Ringdichtung,
- 4 eine stark schematisierte Schnittdarstellung durch einen Funktionsträger mit einem Radikalsteg und einer erfindungsgemäßen Ringdichtung,
- 5 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittebene V - V aus 4,
- 6 eine Querschnittsdarstellung wie in 2, jedoch mit einer weiteren Nut.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1, welche beispielsweise als Öl- oder Kraftstofffilter in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann, ein Ringfilterelement 2 mit einer, insbesondere an einer unteren Endscheibe 3 angeordneten, erfindungsgemäßen Ringdichtung 4 auf. Die Ringdichtung 4 kann dabei insbesondere an die Endscheibe 3 des Ringfilterelements 2 angespritzt sein. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Ringdichtung 4 selbst in einem Kunststoffspritzgussprozess separat hergestellt wird. Die Ringdichtung 1 weist eine radial wirkende, ringförmige Dichtlippe 5 auf, die im vorliegenden Fall radial innen an der Endscheibe 3 beziehungsweise der Ringdichtung 4 angeordnet und axial gegenüber einer zylindrischen Anlagefläche 6, hier eines Funktionsträgers 7, verschiebbar ist. Es ist selbstverständlich auch eine radial nach außen wirkende Dichtlippe 5 denkbar, die an einer Innenmantelfläche eines Filtergehäuses anliegt und axial daran verschiebbar ist. Erfindungsgemäß sind nun an der Dichtlippe 5 in Umfangsrichtung zueinander versetzt zumindest drei, gemäß den 1 und 3 jeweils vier, in Radialrichtung 8 verlaufende Nuten 9 angeordnet, welche einen V-förmiges Querschnittsprofil besitzen und dadurch eine Querschnittsschwächung der jeweiligen Dichtlippe 5 darstellen.
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Bei der Ringdichtung 4 gemäß der 6 ist eine weitere Nut 9' vorgesehen, die eng benachbart zur Nut 9, beispielsweise wenige Millimeter daneben, angeordnet ist. Sollten beide Nuten 9, 9' reißen, so ist der Bereich in Umfangsrichtung zwischen den beiden Nuten 9, 9' sehr flexibel und kann wie in 5 gezeigt, als Verdrehsicherung verwendet werden.
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Die jeweiligen Nuten 9, 9' besitzen dabei zwei Nutflanken 10 und 10' (vergleich insbesondere 2 und 3), die einen Winkel α von 20° < α 40°, besonders bevorzugt einen Winkel α von ca. 30°, mit einander einschließen (vgl. die 2 und 6). Durch einen derartigen gewählten Winkelbereich α kann die erfindungsgemäße Ringdichtung 4 vergleichsweise einfach und kostengünstig, insbesondere auch mittels eines einfachen und dadurch kostengünstigen Kunststoffspritzgusswerkzeugs hergestellt werden.
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An einem Nutengrund 11 besitzt die erfindungsgemäße Ringdichtung 4 eine Dicke d zwischen 0,05 und 1,0 mm, wobei eine besonders bevorzugte Dicke von 0,2 mm gewählt werden kann. Eine derartige Dicke d bewirkt ein vergleichsweise einfaches Aufreißen der Dichtlippen 5 im Bereich des Nutengrunds 11 und damit eine Reduzierung der Montagekräfte, welche zum aufschieben des Ringfilterelements 2 mit seiner Ringdichtung 4 auf den Funktionsträger 7 erforderlich sind. Rein theoretisch kann dabei selbstverständlich die Anlagefläche 6 an einer Gehäuseinnenseite eines Filtergehäuses der Filtereinrichtung 1 angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Ringdichtung 4 mit einer radial außen angeordneten Dichtlippe 5 ausgebildet wäre. Betrachtet man die 1 und 3 weiter, so kann man erkennen, dass sich die Dichtlippe 5 zu einem freien Ende 12 hin verjüngt und dabei auch eine Nuttiefe t zu dem freien Ende 12 hin abnimmt. Dabei kann die Nuttiefe t am freien Ende 12 auf null abfallen oder noch in einem geringen Maße vorhanden sein, beispielsweise im Bereich von wenigen 1/100 mm. Hierdurch kann insbesondere ein zuverlässiges Auf- bzw. Durchreißen der Dichtlippe 5 im Bereich der Nuten 9 erreicht werden.
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Die Nuten 9 und 9' können dabei identisch oder aber hinsichtlich ihrer Abmessungen, beispielsweise hinsichtlich ihres Winkels α, unterschiedlich ausgebildet sein.
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Betrachtet man beispielsweise die erfindungsgemäße Ringdichtung 4 gemäß den 4 und 5, so kann man dort erkennen, dass diese zugleich als Verdrehsicherung wirkt, sofern beispielsweise im Funktionsträger 7 ein Radialsteg 13 angeordnet ist. In diesem Bereich bewirkt die entlang des Nutgrunds 11 aufgerissene Dichtlippe 5 ein Anliegen der Dichtlippe 5 seitlich an dem Radialsteg 13 und damit eine Verdrehsicherung für die Ringdichtung 4 und beispielsweise ein damit drehfestverbundenes Ringfilterelement 2.
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Mit der erfindungsgemäßen Ringdichtung 4 und mit dem erfindungsgemäßen Ringfilterelement 2 lässt sich somit eine Dichtung schaffen, die zur Montage deutlich reduzierte Montagekräfte erfordert, in montiertem Zustand jedoch eine außergewöhnlich hohe Dichtheit bewirkt. Im Vergleich zu Ringdichtungen mit Schlitzen kann zudem ein vergleichsweise einfaches und dadurch auch kostengünstiges Kunststoffspritzgusswerkzeug verwendet werden, was die Herstellung der erfindungsgemäßen Ringdichtung 4 einfach und kostengünstig erlaubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 9741939 A1 [0002]
- WO 2012/172019 A1 [0003]
- WO 2017/134025 A1 [0004]
- DE 202005013478 U1 [0005]
