DE10327441A1

DE10327441A1 - Ansaugluftfilter

Info

Publication number: DE10327441A1
Application number: DE10327441A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Siebels
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-05
Also published as: US20060117727A1; WO2004110594B1; CN1816380A; EP1633457A1; KR20060022274A; WO2004110594A1; JP2006527807A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein rotationssymmetrisches Filtergehäuse (1), das durch Rotationsformen hergestellt ist und zur Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit einen Stabilisierungsdom (3) innerhalb der Gehäusewand (2) aufweist, der die Filterpatrone (4) aufnimmt. Die Gehäusewand (2) und der Stabilisierungsdom (3) sind einstückig und materialidentisch ausgebildet und nur im Bereich des Auslasses (7) und im Bereich des Deckels (5) über Ringverbindungen (6.1) am gesamten Umfang miteinander verbunden. Im Bereich der Stirnseite (2.1) und im Mantelbereich sind die Gehäusewand (2) und der Stabilisierungsdom (3) über Punktverbindungen (6) miteinander verbunden. In den übrigen Bereichen zwischen der Gehäusewand (2) und dem Stabilisierungsdom (3) wird ein Spalt gebildet, was zu einer verminderten Geräuschentwicklung führt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtergehäuse für einen Ansaugfilter eines Kraftfahrzeugs zur Aufnahme einer Filterpatrone mit einer zylinderförmigen Gehäusewand und einem an einer Stirnseite der Gehäusewand vorgesehenen Auslass.

Es ist bereits ein gattungsgemäßes Filtergehäuse beziehungsweise eine Filterpatrone aus der DE 101 06 526 A1 bekannt. Die zylindrische Filterpatrone weist ein ringförmig gebildetes Filtermedium auf, welches den Mantel der Filterpatrone bildet. Das Filtermedium weist abgedichtete Stirnseiten auf, die zur Trennung von Roh- und Reinseite dienen. Die Rohseite wird mit zu filterndem Fluid beaufschlagt, wobei an der Reinseite das gefilterte Fluid abströmt. In einem durch das Filtermedium gebildeten Innenraum ist ein Stützrohr angeordnet, das Durchbrüche aufweist, die das Filtermedium kommunizierend mit dem Innenraum verbinden. Ferner ist eine elastische, ringförmige Endscheibe vorgesehen, in die eine der Stirnseiten des Filtermediums sowie eine der Enden des Stützrohres eingebettet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtergehäuse für Flüssigkeiten oder Gase derart auszubilden und anzuordnen, dass es eine erhöhte Steifigkeit und Festigkeit sowie geringes Gewicht aufweist und mit niedrigen Werkzeugkosten herzustellen ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Filtergehäuse innerhalb der Gehäusewand ein Stabilisierungsteil aufweist und die Filterpatrone in Richtung der Achse der Gehäusewand in das Stabilisierungsteil einsetzbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Filtergehäuse eine für bestimmte Werkstoffe ausreichende Steifigkeit und Festigkeit aufweist.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Gehäusewand und das Stabilisierungsteil einstückig und materialidentisch ausgebildet sind. Beide Teile werden in einem Formprozess ohne nachträgliches Zusammensetzen hergestellt.

Von besonderer Bedeutung für die erfindungsgemäße Lösung ist, dass das Filtergehäuse durch Rotationsformen hergestellt ist. Das Problem der Steifigkeit und Festigkeit gilt insbesondere für Werkstoffe, die für das Rotationsformen geeignet sind. Solche Werkstoffe weisen einen geringen Elastizitätsmodul und ein ungünstiges Stabilitäts- und Steifigkeitsverhalten mit zunehmendem Gehäusevolumen auf. Durch den Einsatz solcher für das Rotationsformen geeigneter Werkstoffe kann das Gewicht der Filtergehäuse reduziert werden. Die Herstellung der Filtergehäuse durch Rotationsformen hat zusätzlich den Vorteil günstiger Werkzeugkosten.

Eine weitere Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass das Stabilisierungsteil und die Gehäusewand koaxial ausgerichtet sind und mindestens eine im Wesentlichen parallel zur Stirnseite angeordnete Dichtfläche aufweisen und die Dichtfläche mit dem Auslass verbunden ist. Dadurch, dass das Stabilisierungsteil in axialer beziehungsweise in Richtung der Symmetrieachse eine Dichtfläche aufweist, werden die zur Dichtung notwendigen Spannkräfte durch das Stabilisierungsteil aufgenommen. Die für das Rotationsformen verwendeten Werkstoffe neigen verstärkt zu Spannungsrelaxation. Dieser Nachteil eines Filtergehäuses kann durch die doppelte, aus der Stirnseite der Gehäusewand und der Dichtfläche des Stabilisierungsteils gebildeten Konstruktion behoben werden. Die Spannkräfte werden relaxationsfrei über das Stabilisierungsteil aufgenommen.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Gehäusewand in Richtung der Achse an mindestens einer Position über den gesamten Umfang eine Ringverbindung mit dem Stabilisierungsteil aufweist. Neben der Verbindung mit dem Auslass, ist das Stabilisierungsteil an einer weiteren Stelle umfänglich mit der Gehäusewand verbunden. Dadurch wird die Steifigkeit und Stabilität des Filtergehäuses erhöht.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass das Stabilisierungsteil an mindestens einer Stelle punktförmig mit der Gehäusewand verbunden ist oder eine Punktverbindung mit der Gehäusewand aufweist. Dadurch wird erreicht, dass das als Gitter ausgebildete Stabilisierungsteil und die Gehäusewand weiter versteift werden. Zudem werden durch die punktförmigen Verbindungen nur vereinzelt Schallbrücken gebaut. Dies führt zu einer Verbesserung der Schalldämmung des Filtergehäuses.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass das Filtergehäuse auf der der Stirnseite gegenüberliegenden Seite der Gehäusewand einen symmetrisch zur Achse ausgebildeten Deckel aufweist, wobei der Deckel dichtend an der Filterpatrone anlegbar ist. Dadurch ist der Einsatz konventioneller Filterpatronen möglich. Gleichzeitig wird die Filterpatrone zumindest teilweise durch das Stabilisierungsteil gelagert.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass der Deckel oder die Gehäusewand einen Führungsring für die Filterpatrone aufweisen, der dichtend mit der Filterpatrone verbindbar ist. Das Abdichten des Filtergehäuses wird bei einer auf der Seite des Deckels in axialer Richtung verschlossenen Filterpatrone dadurch vereinfacht, dass die Filterpatrone in radialer Richtung nicht mit dem Deckel, sondern mit der Gehäusewand abdichtet. Hierzu weist die Filterpatrone ein hinteres Rahmenteil auf, das ebenfalls in Form eines Deckels geformt ist. Zum Abdichten einer konventionellen, beidseitig offenen Filterpatrone ist der Führungsring im Deckel vorgesehen und nimmt die Filterpatrone in radialer Richtung auf. Der Deckel ist dabei gegenüber der Gehäusewand mit einem zusätzlichen Dichtelement abgedichtet.

Vorteilhaft ist es ferner, dass der Deckel mindestens ein Vorspannteil aufweist, mit dem die Filterpatrone in Richtung der Achse gegen die Dichtfläche anlegbar ist. Dadurch wird erreicht, dass die Filterpatrone die zur Anlage an die Dichtfläche notwendige Vorspannung erfährt. Das Vorspannteil ist starr oder federnd ausgebildet.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Filterpatrone mit ihrer Umfangsfläche im Bereich der Dichtfläche des Stabilisierungsteils in radialer Richtung am Stabilisierungsteil anliegt und im Bereich des Deckels zwischen der Filterpatrone und dem Stabilisierungsteil über den gesamten Umfang in radialer Richtung ein Spalt gebildet ist. Durch den Spalt werden die Strömungsverhältnisse um das Gitter verbessert. Ferner wird je nach Breite der Gitterstege die Oberfläche der Filterpatrone frei gehalten, um möglichst über die gesamte Länge die größt mögliche Filterfläche bereitzustellen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in der Figur dargestellt.
Das Filtergehäuse 1 ist als Luftfiltergehäuse ausgebildet und weist eine zylindrische Gehäusewand 2 auf, die um eine Achse 3.3 verläuft. Die axialen und radialen Richtungen sind auf diese Achse 3.3 bezogen.
Innerhalb der Gehäusewand 2 ist eine Filterpatrone 4 vorgesehen. Der Luftstrom 9 strömt über einen im Mantelbereich der Gehäusewand 2 vorgesehenen Einlass beziehungsweise Rohluftstutzen 8 in radialer Richtung in das Filtergehäuse 1 ein und über einen auf einer Stirnseite 2.1 vorgesehenen Auslass beziehungsweise Reinluftstutzen 7 in axialer Richtung aus dem Filtergehäuse 1 aus.
Innerhalb der Gehäusewand 2 ist eine Filterpatrone 4 vorgesehen, die in einem als Stabilisierungsdom 3 ausgebildeten Stabilisierungsteil gelagert ist. Der Stabilisierungsdom 3 ist einstückig und materialidentisch mit der Gehäusewand 2 gebildet und an mehreren Stellen mit dieser verbunden. Hierzu sind der Stabilisierungsdom 3 und die Gehäusewand 2 durch Rotationsformen in einem Formprozess hergestellt.
Um das Durchströmen des Luftstroms 9 in radialer Richtung zu gewährleisten, ist die Mantelfläche des Stabilisierungsdoms 3 gitterförmig aus Stegen 3.5, 3.5' aufgebaut. Der Luftstrom 9 strömt durch die zwischen den Gitterkreuzen 3.1 gebildeten Gitteröffnung 3.6 in die Filterpatrone 4 hinein und in axialer Richtung aus dem Zentrum der Filterpatrone 4 über eine entsprechende Öffnung heraus. Um die Spannungsspitzen der Gitterstruktur zu vermindern, bilden die Stege 3.5, 3.5' an jedem Gitterkreuz 3.1 vier Radien 3.2 von mehreren Millimetern Länge. In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind die Gitteröffnungen 3.6 rund ausgebildet.
Das Filtergehäuse 1 wird über einen der Stirnseite 2.1 gegenüberliegenden Deckel 5 verschlossen.
Der Stabilisierungsdom 3 ist ebenso wie die Gehäusewand 2 mit dem Reinluftstutzen 7 über eine Ringverbindung 6.1' über den gesamten Umfang verbunden und bilden in axialer Richtung eine dem Innendurchmesser des Reinluftstutzens 7 entsprechende Öffnung.
Ferner ist der Stabilisierungsdom 3 im Bereich des Deckels 5 über den gesamten Umfang der Gehäusewand 2 mit dieser über eine weitere Ringverbindung 6.1 verbunden. Um die Stabilität und Festigkeit des Filtergehäuses 1 zu erhöhen, ist der Stabilisierungsdom 3 über mehrere Punktverbindungen 6, 6', 6'' mit der Gehäusewand 2 verbunden. Eine erste Punktverbindung 6 ist auf der Mantelfläche der Gehäusewand 2 dargestellt. Zwei weitere Punktverbindungen 6', 6'' sind im Bereich der Stirnseite 2.1 vorgesehen. In den Bereichen außerhalb dieser Verbindungen ist zwischen dem Stabilisierungsdom 3 und der Gehäusewand 2 ein Spalt gebildet.
Die Filterpatrone 4 ist ebenfalls zylindrisch ausgebildet und liegt mit einem vorderen Rahmenteil 4.1 in axialer Richtung an einer parallel zur Stirnseite 2.1 gebildeten Dichtfläche 3.4 an. In radialer Richtung liegt die Filterpatrone 4 im Bereich der Dichtfläche 3.4 ebenfalls mit dem vorderen Rahmenteil 4.1 an der Mantelfläche des Stabilisierungsdoms 3 an.
Zum Deckel 5 hin läuft der Stabilisierungsdom 3 kegelförmig auseinander, sodass im Bereich des Deckels 5 über den gesamten Umfang ein Spalt zwischen der Filterpatrone 4 und dem Stabilisierungsdom 3 gebildet ist.
Die Filterpatrone 4 ist mit einem hinteren Rahmenteil 4.2 in radialer und in axialer Richtung im Deckel 5 gelagert. Hierzu weist der Deckel 5 einen Führungsring 5.1 mit einer koaxial zur Filterpatrone 4 verlaufenden Zylinderfläche auf. Der Deckel 5 ist über ein Gewinde 5.3 in der Gehäusewand 2 zentriert gelagert und verschließt die axiale Öffnung zum Wechseln der Filterpatrone 4. Um die Filterpatrone 4 in axialer Richtung gegen die Dichtfläche 3.4 vorzuspannen, sind im Deckel 5 als Spannnoppen 5.2, 5.2' ausgebildete Vorspannelemente vorgesehen, die beim Zuschrauben des Deckels 5 mit der Filterpatrone 4 zur Anlage kommen und diese in Richtung der Dichtfläche 3.4 drücken.
Neben der radialen Führung der Filterpatrone 4 durch den Führungsring 5.1 dichtet das hintere Stützteil 4.2 gleichzeitig mit der koaxial verlaufenden Stützfläche ab. Durch die Vorspannung auf die Dichtfläche 3.4 und den dichtenden Führungsring 5.1 ist gewährleistet, dass der Luftstrom 9 nicht an der Filterpatrone 4 vorbei in das Innere der Gehäusewand 2 strömt und aus dem Reinluftstutzen 7 herausströmt, ohne gefiltert zu sein.

Claims

Filtergehäuse (1) für einen Ansaugfilter eines Kraftfahrzeugs zur Aufnahme einer Filterpatrone (4) mit einer zylinderförmigen Gehäusewand (2) und einem an einer Stirnseite (2.1) der Gehäusewand (2) vorgesehenen Auslass (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (1) innerhalb der Gehäusewand (2) ein Stabilisierungsteil (3) aufweist und die Filterpatrone (4) in Richtung der Achse (3.3) der Gehäusewand (2) in das Stabilisierungsteil (3) einsetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (2) und das Stabilisierungsteil (3) einstückig und/oder materialidentisch ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (1) und das Stabilisierungsteil (3) rotationssymmetrisch ausgebildet und durch Rotationsformen hergestellt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsteil (3) und die Gehäusewand (2) koaxial ausgerichtet sind und mindestens eine im Wesentlichen parallel zur Stirnseite (2.1) angeordnete Dichtfläche (3.4) aufweisen und die Dichtfläche (3.4) mit dem Auslass (7) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (2) in Richtung der Achse (3.3) an mindestens einer Position über den gesamten Umfang eine Ringverbindung (6.1) mit dem Stabilisierungsteil (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsteil (3) an mindestens einer Stelle punktförmig mit der Gehäusewand (2) verbunden ist oder eine Punktverbindung (6) mit der Gehäusewand (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (1) auf der der Stirnseite (2.1) gegenüberliegenden Seite der Gehäusewand (2) einen symmetrisch zur Achse (3.3) ausgebildeten Deckel (5) aufweist, wobei der Deckel (5) dichtend an der Filterpatrone (4) anlegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (5) oder die Gehäusewand (2) einen Führungsring (5.1) für die Filterpatrone (4) aufweisen, der dichtend mit der Filterpatrone (4) verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (5) mindestens ein Vorspannteil (5.2) aufweist, mit dem die Filterpatrone (4) in Richtung der Achse (3.3) gegen die Dichtfläche (3.4) anlegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterpatrone (4) mit ihrer Umfangsfläche im Bereich der Dichtfläche (3.4) des Stabilisierungsteils (3) in radialer Richtung am Stabilisierungsteil (3) anliegt und im Bereich des Deckels (5) zwischen der Filterpatrone (4) und dem Stabilisierungsteil (3) über den gesamten Umfang in radialer Richtung ein Spalt gebildet ist.