DE112007002845B4

DE112007002845B4 - Luftfilter

Info

Publication number: DE112007002845B4
Application number: DE112007002845.9T
Authority: DE
Inventors: Mark Terres; Scott Schwartz
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2027-12-22
Also published as: CN101573166A; BRPI0720367A2; US7597735B2; DE112007002845T5; WO2008080129A1; CN101573166B; US20080148695A1

Abstract

Luftfilter mit einem Gehäuse (102), das eine Öffnung (110) aufweist, durch die eine Filterelementanordnung (104) mit einem Dichtungsflansch (124) in das Gehäuse (102) einbringbar ist, und einem die Öffnung (110) im Gehäuse (102) abdeckenden Deckel (106), wobei das Gehäuse (102) mindestens einen Kanal (112) aufweist, der eine Längsrichtung definiert, wobei der Kanal (112) mehrere über die Länge des Kanals (112) verteilt angeordnete Belastungspunkte aufweist, die jeweils einen geneigt zur Längsrichtung verlaufenden Neigungsabschnitt und einen in Längsrichtung verlaufenden Stegabschnitt aufweisen, wobei mindestens ein Bajonett (114) vorgesehen ist, wobei das Bajonett (114) mehrere über die Länge des Bajonetts (114) verteilt angeordnete Belastungspunkte aufweist, die jeweils einen geneigt zur Längsrichtung verlaufenden Neigungsabschnitt (126) und einen in Längsrichtung verlaufenden Stegabschnitt (128) aufweisen, wobei bei vollständig in den Kanal (112) eingeschobenem Bajonett (114) die Stegabschnitte (128) am Bajonett (114) auf den Stegabschnitten des Kanals (112) aufliegen, wobei bei vollständig in den Kanal (112) eingeschobenem Bajonett (114) durch das Zusammenwirken der Stegabschnitte (128) des Bajonetts (114) mit den Stegabschnitten des Kanals (112) eine gleichmäßige Beaufschlagung des Dichtungsflansches (124) der Filterelementanordnung (104) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (112) sich von der Öffnung (110) zu einer Rückseite (116) des Gehäuses (102) erstreckt, dass der Deckel (106) mit dem mindestens einen Bajonett (114) gekoppelt ist, das sich somit bei am Gehäuse (102) angebrachtem Deckel (106) im Kanal (112) in Längsrichtung erstreckt, dass der Dichtungsflansch (124) der Filterelementanordnung (104) im Gehäuse (102) in Längsrichtung verläuft und dass die Belastungspunkte im Kanal (112) und am Bajonett (114) in Längsrichtung abgestuft angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftfilter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, wie er insbesondere bei Brennkraftmotoren o. dgl. eingesetzt wird.
Bei vielen Vorrichtungen muss für den normalen Betrieb Luft verwendet werden. Bei Vorrichtungen wie Brennkraftmotoren, Gasverdichtern und Gebläseanlagen wird bei normaler Verwendung Umgebungsluft angesaugt. Die Luftansauganlagen dieser Vorrichtungen sind jedoch sehr empfindlich für Kontaminierung durch Partikel. In manchen Fällen kann durch Kontaminierung durch Partikel die Anlagenleistung beeinträchtigt oder sogar die Vorrichtung beschädigt werden. Bei Brennkraftmotoren ist die Luftqualität besonders kritisch. Zur Gewährleistung der Luftqualität werden im Allgemeinen Luftfilter in Verbindung mit der Luftansauganlage des Motors verwendet.
Luftfilter entfernen Partikel oder Schadstoffe aus der Luft. Zu Schadstoffen können Staub, Pollen, Schimmelpilze und Bakterien gehören. Vielfach betreibt der Brennkraftmotor ein Fahrzeug, das in einer Umgebung betrieben wird, die schädlich für den Motor ist. Außer in gewöhnlichen Verbraucherfahrzeugen werden Luftfilter in Geländemaschinen, Traktoren, Baggern, Bulldozern, Diesel-Sattelschleppern, Tiefbaggerladern usw. verwendet. Luftfilter oder Luftreiniger werden im Allgemeinen so positioniert, dass der Luftfilter Schwebepartikel entfernt, bevor die Luft in den Brennraum gesaugt wird.
Luftfilter befinden sich üblicherweise in einem Gehäuse, das mit einem Drosselklappenstutzen des Motors verbunden ist. Die Luftfilter können konisch, rechteckig, kreisförmig oder würfelförmig sein. Luftfilter sollten in regelmäßigen Abständen inspiziert werden, um sicherzustellen, dass sie nicht verstopft sind. Der Luftfilter ist häufig ersetzbar und kann zusammen mit dem Öl des Motors gemäß einem vorbestimmten Wartungsplan gewechselt werden.
Eine bei Nutzfahrzeugen übliche Luftreinigeranlageart ist der Seitenlade-Luftreiniger. Zur Gewährleistung, dass der Seitenlade-Luftfilter ordnungsgemäß im Gehäuse angeordnet ist, wird bei vielen Verfahren versucht, den Luftreiniger oder -filter mit einer angemessenen axialen Kraft zu beaufschlagen. Ein derartiges Verfahren besteht aus einem einfachen bajonettartigen Keil, der in einen Schlitz im Gehäuse eingeführt wird.
Derzeitige Bajonett/Keil-Anordnungen bestehen üblicherweise aus einem langen, geraden Element mit einem sich verjüngenden Vorderrand. Diese Auslegung hat mindestens drei Nachteile. Erstens wird durch das Bajonett Kraft anfänglich nur an der ersten Eingriffsstelle des Schlitzes ausgeübt. Der restliche Dichtbereich bleibt unbeaufschlagt. Der Luftfilter oder das Filterelement neigt dazu, auf der nicht zusammengedrückten Dichtung umzukippen, und sitzt schief im Gehäuse.
Zweitens muss eine kontinuierliche Kraft aufgewandt werden, um das Bajonett ganz in Eingriff zu bringen. Das kann für manchen umständlich oder sogar schwierig sein. Drittens werden die Kontaktflächen des Bajonetts uneinheitlich beaufschlagt, wenn das Bajonett in den Schlitz im Gehäuse bewegt wird, was zu unterschiedlichen Beanspruchungsniveaus über den Dichtflansch führt. Falsches Entfernen und Wiedereinbauen des Luftfilters aus dem bzw. in das Gehäuse kann zu bedeutenden Problemen führen, wie beispielsweise, dass Wasser und andere Schadstoffe durch den uneinheitlich abgedichteten Flansch eindringen können. Es wird daher ein leichter eingeführtes Filterelement benötigt, das eine einheitliche Last ausüben kann, um das Filterelement in einem Seitenlade-Luftreiniger axial abzudichten.
Bei dem bekannten Luftfilter, von dem die Erfindung ausgeht ( US 5,740,774 A ), hat der jeweilige Kanal mehrere über die Länge des Kanals verteilt angeordnete Belastungspunkte, während das mit dem Deckel verbundene Bajonett entsprechende, zugeordnete Belastungspunkte aufweist. Alle Belastungspunkte liegen im gleichen seitlichen Abstand zu einer in Längsrichtung des Bajonetts verlaufenden Mittellinie. Diese Konstruktion ist für eine gleichmäßige Dichtkraft am Dichtungsflansch der Filterelementanordnung zweckmäßig, aber für einen Seitenlade-Luftreiniger nicht geeignet.
Weitere gattungsgemäße Filtersysteme sind aus DE 20 2005 011 078 U1 , US 2004/0 020 177 A1 , US 2004/0 173 097 A1 und WO 2005/079 954 A1 bekannt.
Der Lehre liegt das Problem zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannte Luftfilter-Konstruktion für einen Seitenlade-Luftreiniger zu optimieren.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem Luftfilter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Bei einer Ausführungsform wird ein Betrag der einheitlichen axialen Dichtkraft gewählt, um die Filterelementanordnung ordnungsgemäß gegenüber dem Gehäuse abzudichten. Zur Bestimmung einer angemessenen Deckelinstallierungskraft können mehrere Faktoren verwendet werden. Zu diesen Faktoren zählen die erforderliche axiale Dichtkraft, ein Winkel des Neigungsabschnitts, eine Länge des Stegabschnitts, ein Übergangsradius und eine Länge des Neigungsabschnitts, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Bei einer weiteren Ausführungsform haben die Neigungsabschnitte einen Neigungswinkel zwischen etwa 2 und 15 Grad. Als Alternative haben die Neigungsabschnitte einen Neigungswinkel von etwa 10 Grad.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse ferner eine Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung auf. Das Bajonett kann eine federnde Raste umfassen, die dazu konfiguriert ist, sich mit dem Kanal zu verriegeln und ein Austreten der Filterelementanordnung zu verhindern. Als Alternative kann das Bajonett einen umgekehrten Neigungsabschnitt umfassen, der so konfiguriert ist, dass er ein Austreten der Filterelementanordnung verhindert. Der Dichtungsflansch ist zur Reduzierung der Drosselung konfiguriert, wenn Luft durch die Filterelementanordnung geht.
Bezugnahme auf Merkmale, Vorteile oder ähnliche Formulierungen in dieser Schrift bedeutet nicht, dass alle Merkmale und Vorteile, die sich mit der vorliegenden Erfindung ausführen lassen, in einer einzigen Ausführungsform der Erfindung sind oder sein sollen. Wenn sich Formulierungen auf die Merkmale und Vorteile beziehen, dann soll das vielmehr bedeuten, dass ein spezifisches Merkmal, ein spezifischer Vorteil oder eine spezifische Charakteristik, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind. Die Erörterung der Merkmale und Vorteile und ähnliche Formulierungen in dieser gesamten Schrift können sich, müssen sich aber nicht, auf dieselbe Ausführungsform beziehen.
Ferner können die beschriebenen Merkmale, Vorteile und Charakteristiken der Erfindung auf beliebige geeignete Art in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. Ein Fachmann erkennt, dass die Erfindung auch ohne eines/n oder mehrere der spezifischen Merkmale oder Vorteile einer bestimmten Ausführungsform durchgeführt werden kann. In anderen Fällen können zusätzliche Merkmale und Vorteile in bestimmten Ausführungsformen erkannt werden, die nicht in allen Ausführungsformen der Erfindung zu finden sind.
Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen deutlicher oder werden durch die Durchführung der im Weiteren dargelegten Erfindung verständlich.
Zum deutlichen Verständnis der Vorteile der Erfindung folgt eine genauere Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf spezifische Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind und die nur übliche Ausführungsformen der Erfindung darstellen und nicht als Einschränkung ihres Schutzumfangs aufzufassen sind. Es zeigen:
1a: ein Perspektivansichtsdiagramm mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Systems für die einheitliche Dichtkraft in einer Luftfilteranordnung;
1b: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Querschnittsansicht des Bajonetts und des Kanals;
2: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform des Bajonetts an einem ersten Kontaktpunkt mit den geneigten Flächen des Kanals gemäß der vorliegenden Erfindung;
3a: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Kanals und des Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
3b: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer anderen Ausführungsform des Kanals und des Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
3c: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines alternativen Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
4a: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer anderen Ausführungsform eines alternativen Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
4b: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines anderen alternativen Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
4c: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines anderen alternativen Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
5a: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung eines Bajonetts mit einem umgekehrten Neigungsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung;
5b: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Bajonetts mit einem umgekehrten Neigungsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung;
6a: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Bajonetts mit einer federnden Raste gemäß der vorliegenden Erfindung;
6b: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Bajonetts mit einer federnden Raste gemäß der vorliegenden Erfindung;
7a: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines symmetrischen Bajonetts gemäß der vorliegenden Erfindung;
7b: eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Bajonetts mit gebogenen Stegabschnitten gemäß der vorliegenden Erfindung und
8: ein Seitenansichtsdiagramm mit einer Darstellung einer Querschnittsansicht des alternativen Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bezugnahme in dieser Schrift auf ”eine Ausführungsform” oder ähnliche Formulierungen bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen ist. Wo also Ausdrücke wie ”in einer Ausführungsform” und ähnliche Formulierungen in dieser Schrift auftreten, können sie sich, müssen aber nicht, auf dieselbe Ausführungsform beziehen.
Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken der Erfindung können auf beliebige geeignete Art in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten angegeben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass die Erfindung auch ohne eine oder mehrere der spezifischen Einzelheiten oder mit anderen Verfahren, Materialien usw. ausgeführt werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht im Einzelnen gezeigt oder beschrieben, um eine Verdeckung von Aspekten der Erfindung zu vermeiden.
1a ist ein Perspektivansichtsdiagramm mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Systems für die einheitliche Dichtkraft in einer Luftfilteranordnung. Bei einer Ausführungsform weist das System ein Gehäuse 102, eine Filterelementanordnung 104 und einen Deckel 106 auf. Das Gehäuse 102 kann mehrere Öffnungen, eine Öffnung für den Lufteinlass, eine nicht gezeigte Öffnung für den Luftauslass und eine zur Aufnahme der Filterelementanordnung 104 konfigurierte Öffnung 110 aufweisen.
Das Gehäuse 102 kann auch mehrere Kanäle 112 oder Schlitze aufweisen, die sich von der Öffnung 110 zur Rückseite 116 des Gehäuses erstrecken. Jeder Kanal 112 kann zur Aufnahme eines Bajonetts 114 konfiguriert sein. Die Kanäle 112 können einstückig in den Wänden des Gehäuses 102 ausgebildet sein oder die Kanäle 112 können als Alternative getrennt ausgebildet und am Gehäuse 102 angebracht sein. In einem Beispiel kann das Gehäuse 102 aus im Wesentlichen einem Material wie einem Kunststoffmaterial oder einem Material auf Metallbasis gebildet sein. Alternative Materialien, die bei der Ausbildung des Gehäuses 102 verwendet werden können, können Aluminium, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Glasfaser und andere Verbundmaterialien umfassen
Das Gehäuse 102 kann in einer Ausführungsform durch die Öffnung 110, die hintere Wand 116 und die Seitenwände 118 definiert werden. Wie oben beschrieben, können die Kanäle 112 einstückig in den Seitenwänden 118 ausgebildet sein. Wie dargestellt, tritt die durch Pfeil 120 dargestellte Luftströmung durch die Öffnung ein, geht durch die Filterelementanordnung 104 und tritt durch die nicht gezeigte Auslassöffnung aus, die sich in der dargestellten Ausführungsform in der Bodenfläche des Gehäuses 102 befindet.
Die Filterelementanordnung 104 ist mit Filtrationsmedium 122 und einem Dichtungsflansch 124 konfiguriert. Das Filtrationsmedium 122 ist zur Entfernung von Schad-stoffen aus der durch das Gehäuse 102 gehenden Luftströmung konfiguriert. Die spezielle Art von aus der Luft entfernten Schadstoffen hängt von der Art von verwendetem Filtrationsmedium 122 ab. Eine beliebige Art von Filtrationsmedium 122 kann in Kombination mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einschließlich von, und ohne Beschränkung darauf, Fasermatte oder -bahn, einschließlich Papier oder Glas, und Polymergeweben oder -vliesen.
In einer Ausführungsform ist das Filtrationsmedium 122 mit dem Dichtungs-flansch 124 gekoppelt. Der Dichtungsflansch 124 ist zum Abdichten der Schnittstelle zwischen der Filterelementanordnung 104 und dem Gehäuse 102 konfiguriert, so dass die Luftströmung durch das Filtrationsmedium 122 gehen muss. Somit umgehen Schadstoffe oder Partikel das Filtrationsmedium 122 nicht.
In der dargestellten Ausführungsform weist jedes Bajonett 114 mehrere abgestufte Belastungspunkte auf, die einen Neigungsabschnitt 124 und einen Stegabschnitt 126 umfassen. Entsprechende, aber umgekehrte Belastungspunkte sind in jedem Kanal 112 zu finden. Die Belastungspunkte sowohl des Bajonetts 114 als auch des Kanals 112 werden weiter unten genauer beschrieben. Die Bajonette können mit dem Deckel 106 gekoppelt oder als Alternative einstückig mit der Abdeckung 106 ausgebildet sein. Der Deckel 106 ist dazu konfiguriert, die Öffnung 110 abzudecken und eine Bewegung der Filterelementanordnung 104 zu verhindern. Als Alternative können sowohl die Bajonetts 114 als auch der Deckel 106 zusammen mit der Filterelementanordnung 104 eine einteilige Struktur bilden.
1b ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform einer Querschnittsansicht des Bajonetts 114 und des Kanals 112. Wie oben beschrieben, kann das Bajonett 114 mehrere abgestufte Belastungspunkte umfassen. Bei einer Ausführungsform beziehen sich abgestufte Belastungspunkte sowohl auf einen Neigungsabschnitt 126 als auch auf einen Stegabschnitt 128. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff ”Stegabschnitt” auf einen Abschnitt des Bajonetts, der den Kanal 112 kontaktiert, wenn das Bajonett 114 in voll eingerückter Position ist. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Stegabschnitte 128 eine im Wesentlichen planare Fläche auf, die parallel zum Dichtungsflansch 124 verläuft. Wie jedoch im Weiteren deutlicher wird, können die Stegabschnitte 128 alternative Konfigurationen einschließlich Bögen, umgekehrte Neigungen usw. aufweisen.
Die Pfeile stellen Kontaktpunkte zwischen dem Kanal 112 und dem Bajonett 114 dar. In einer voll eingerückten oder eingeführten Position stellt der Kanal 112 eine nach unten gehende oder axiale Kraft für das Bajonett 114 bereit, das wiederum die Kraft an den Dichtungsflansch 124 überträgt, um die Filterelementanordnung 104 zum Gehäuse 102 abzudichten. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Auslegung mit einem abgestuften Bajonett 114 ist die Eliminierung einer Einführkraft über fast die gesamte Strecke, die das Bajonett 114 zurücklegen muss. Die abgestuften Belastungspunkte werden erst am Ende der Strecke eingerückt. Ferner werden die Belastungspunkte gleichzeitig eingerückt, was zu einer gleichmäßigen Beaufschlagung des Dichtungsflanschs 124 führt.
2 ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform des Bajonetts 114 an einem ersten Kontaktpunkt mit den geneigten Flächen des Kanals 112 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Bajonett 114 kann einen oder mehrere einzelne und abgestufte Belastungspunkte einsetzen, die entlang der Eingriffslänge verteilt sind. In einer weiteren Ausführungsform kann das Bajonett 114 drei oder mehr abgestufte Belastungspunkte verwenden, die jeweils einen Neigungsabschnitt 126 und einen Stegabschnitt 128 aufweisen, wie dargestellt.
Die abgestuften Belastungspunkte können an einem oberen Rand des Bajonetts 114 oder an beiden Rändern des Bajonetts sowohl in symmetrischen als auch in nicht symmetrischen Konfigurationen angeordnet sein. Die abgestuften Belastungspunkte können einheitlich oder nicht einheitlich über die Länge des Bajonetts 114 beabstandet sein. In einer Ausführungsform wird der Neigungsabschnitt 126 durch einen Winkel O (im Weiteren ”Winkel 202”) definiert. Der Winkel 202 kann zwischen etwa 2 und 90 Grad betragen. In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Winkel 202 zwischen etwas 3 und 15 Grad. Als Alternative kann der Winkel 202 so gewählt werden, dass er zu einem gewünschten mechanischen Vorteil oder einer senkrechten Deckeleinführkraft führt, die sich zu einer axialen Kraft wandelt und zur Verschiebung des Dichtungsflanschs 124 führt. Zusätzliche Faktoren bei der Bestimmung der angemessenen Deckeleinführkraft sind, jedoch ohne Beschränkung darauf: das nötige Ausmaß an axialer Verschiebung, die Länge des Neigungsabschnitts 126, die Länge des Stegabschnitts 128 und der Übergangsradius (oder, mit anderen Worten, der Anstieg des Neigungsabschnitts 126).
3a ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Kanals 112 und des Bajonetts 114 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform zeigt eine Nahansicht der zusammenpassenden Flächen des Kanals 112 und des Bajonetts 114, und insbesondere eine Nahansicht knapp vor dem Einrücken. Wie oben beschrieben, gehören der Übergangsradius 302, die effektive Neigungslänge 304 und der Winkel 202 der Neigung zu den Variablen, die die Deckeleinführkraft beeinflussen.
Der Übergangsradius 302 in einer Ausführungsform ist der Anstieg des Neigungsabschnitts 126. Mit anderen Worten ist der Übergangsradius 302 der Abstand von einem Übergangspunkt 306 (Stegabschnitt 128 zu Neigungsabschnitt 126) zu einem Punkt, der direkt darüber und parallel zu einem nachfolgenden Übergangspunkt 306 (Neigungsabschnitt 128 zu Stegabschnitt 126) liegt. Effektiv ist der Übergangsradius 302 ein Ergebnis einer Kombination von Winkel 202 und der Länge des Neigungsabschnitts 126. Bei einer Ausführungsform liegt der Übergangsradius 302 zwischen etwa 2 cm und 15 cm.
3a zeigt auch die effektive Länge 304. Bei einer Ausführungsform ist die effektive Länge die Länge des Neigungsabschnitts 126, der die zusammenpassende Fläche des Kanals während des Einrückens des Bajonetts kontaktiert. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht, wie oben beschrieben, darin, dass die zum Einrücken notwendige Kraft klein ist, weil die Einrückstrecke, über die das Bajonett durchgeschoben werden muss, relativ kurz ist. Die effektive Länge 304 ist daher der Abstand zwischen dem Einrückpunkt 308 am Neigungsabschnitt 126 und dem Übergang 310 am Stegabschnitt 128. Bei einer Ausführungsform liegt die effektive Länge 304 zwischen etwa 1 und 25 cm. Als Alternative kann die effektive Länge 304 so gewählt werden, dass für einen gewünschten mechanischen Vorteil gesorgt ist.
3b ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer anderen Ausführungsform des Kanals 112 und des Bajonetts 114 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform zeigt den Kanal 112 und das Bajonett 114 in einer Konfiguration nach dem Einrücken. Bei einer Ausführungsform kann der Stegabschnitt 128 als der Abschnitt des Bajonetts 114 definiert werden, der den Kanal 112 kontaktiert, wenn das Bajonett 114 in einer vollkommen eingerückten oder eingeführten Position ist. Als Alternative kann sich der Stegabschnitt 128 auf den gesamten horizontalen Abschnitt des Bajonetts 114 beziehen. Wie schon in Bezug auf die effektive Länge 304, den Übergangsradius 302 und den Winkel 202 kann die Länge 312 des Stegabschnitts 128 so gewählt werden, dass ein gewünschter mechanischer Vorteil oder eine gewünschte Deckeleinführkraft entsteht. Bei einer Ausführungsform kann die Länge 312 des Stegabschnitts zwischen etwa 1 und 25 cm liegen.
3c ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines alternativen Bajonetts 314 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform zeigt eine Seitenansicht eines alternativen Bajonetts 314 mit mehreren Keilen 316, die sich vom Bajonett 314 nach außen erstrecken. Die Keile 316 können sowohl einen Neigungsabschnitt 318 als auch einen Stegabschnitt 320 aufweisen. Ähnliche zusammenpassende Keile 322 können einstückig in der Wand des Gehäuses 324 ausgebildet sein.
Bei einer Ausführungsform sind die Größe und die Positionierung der Keile 316, 322 so gewählt, dass eine Dichtkraft am Dichtungsflansch 124 (hier nur aus Übersichtlichkeitsgründen als Linie dargestellt) erzeugt wird. Die oben beschriebenen, die Kraft bestimmenden Faktoren (Übergangsradius, effektive Länge, Winkel usw.) bestimmen auch die Dichtungsdicht- oder axiale Kraft bezüglich der in 3c gezeigten Ausführungsform.
4a ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer anderen Ausführungsform eines alternativen Bajonetts 402 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einer Erfindung ist das Bajonett 402 einstückig in der Seite der Filterelementanordnung 104 ausgebildet. Außerdem kann die Filterelementanordnung 104 mehrere, einstückig im Gehäuse ausgebildete Bajonette 402 aufweisen, die Seiten der Filterelementanordnung 104 in Eingriff nehmen. Ein Deckel 404 kann entweder getrennt vorliegen oder als Alternative an die Filterelementanordnung 104 gekoppelt sein.
4b ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines anderen alternativen Bajonetts 406 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Bajonett 406 kann in einer Ausführungsform die dargestellte Konfiguration haben und das Filtermedium 122 im Wesentlichen einschließen. Die Bajonette 406 können einheitlich verteilte, abgestufte Belastungspunkte aufweisen. Als Alternative kann das Bajonett 406 mit einer beliebigen Zahl von abgestuften Belastungspunkten konfiguriert sein, die einheitlich oder nicht einheitlich über die Länge des Bajonetts 406 verteilt sind
4c ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines anderen alternativen Bajonetts 406 gemäß der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform weist die Filterelementanordnung mehrere Bajonette 408, 410, 412 auf, die jeweils ein besonderes abgestuftes Belastungspunktmuster haben. Bei einer Ausführungsform kann jedes Bajonett 408, 410, 412 einen abgestuften Belastungspunkt 414 aufweisen, die jeweils in über die Länge der Filterelementanordnung 104 verteilten Positionen angeordnet sind.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Filterelementanordnung 104 mehrere identische nicht gezeigte Bajonette aufweisen. Wie dargestellt, weist die Filterelementanordnung 104 zwar drei Bajonette 408, 410, 412 auf, aber es kann eine beliebige Anzahl von Bajonetten implementiert werden, um eine gewünschte Dichtungsdichtkraft zu erzielen. Das Gehäuse 416 kann ebenfalls mit einer entsprechenden Anzahl von Kanälen 418, 420, 422 implementiert werden, wobei jeder Kanal so konfiguriert ist, dass er ein entsprechendes Bajonett in Eingriff nimmt.
5a ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Bajonetts 502 mit einem umgekehrten Neigungsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einer Ausführungsform weist das Bajonett 502 einen Neigungsabschnitt 504 und einen Stegabschnitt 506 auf. Der Stegabschnitt 506 kann einen umgekehrten Neigungsabschnitt 508 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er einen ähnlichen ausgeschnittenen Abschnitt 510 des Kanals 512 in Eingriff nimmt.
Bei einer Ausführungsform ist der umgekehrte Neigungsabschnitt 508 so konfiguriert, dass er die Filterelementanordnung hält und ein Austreten aufgrund von Vibration verhindert. Ein oder mehrere abgestufte Belastungspunkte können mit einem umgekehrten Neigungsabschnitt 508 konfiguriert sein.
5b ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Bajonetts 502 mit einem umgekehrten Neigungsabschnitt 508 gemäß der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten Ausführungsform kann der Stegabschnitt 506 als die Länge eines Abschnitts des Bajonetts 502 definiert werden, der den Kanal 512 kontaktiert. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der umgekehrte Neigungsabschnitt 508 so konfiguriert, dass er für eine Haltekraft sorgt, die ausreicht, um ein Austreten zu verhindern, aber nicht so groß ist, dass beim Entfernen der Filterelementanordnung Schwierigkeiten entstehen.
6a ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Bajonetts 602 mit einer federnden Raste gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einer Ausführungsform weist das Bajonett 602 eine oder mehrere federnde Rasten 604 auf, die so konfiguriert sind, dass sie in einem entsprechenden ausgeschnittenen Abschnitt 606 im Kanal 608 einrasten. Sowohl das Bajonett 602 als auch das Bajonett 502 aus 5a eignen sich ausgezeichnet für Anwendungen, die einen gewissen Grad an Rückfederung des Dichtungsflanschs 124 tolerieren können.
6b ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Bajonetts mit einer federnden Raste gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer vollständig eingerückten Position nimmt die federnde Raste 604 den ausgeschnittenen Abschnitt 606 in Eingriff und sorgt für ausreichende Haltekraft, um ein Austreten zu verhindern. Der Stegabschnitt 610 kann ähnlich wie oben beschrieben definiert werden, das heißt, als die Länge eines Abschnitts des Bajonetts 602, der den Kanal 608 kontaktiert.
7a ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines symmetrischen Bajonetts 704 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einer Ausführungsform kann sich im Boden des Bajonetts eine spiegelbildliche Entsprechung der Steg- und Neigungsabschnitte des Bajonetts 704 befinden, so dass ein Bajonett 704 entsteht, das entlang einer Längsachse symmetrisch ist. Als Alternative können die Steg- und Neigungsabschnitte versetzt sein. Auf ähnliche Weise kann das Gehäuse 702 mit entsprechenden Neigungs- und Stegabschnitten ausgebildet sein (siehe 7a).
7b ist eine schematische Übersicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform eines Bajonetts mit gebogenen Stegabschnitten gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einer Ausführungsform weist das Bajonett 706 mehrere Neigungsabschnitte 708 und Stegabschnitte 710 auf. Das Bajonett 706 kann symmetrisch sein, oder als Alternative kann das Bajonett 706 ähnlich wie das Bajonett 114 in 1 ausgebildet sein, und zwar mit einer im Wesentlichen planaren Bodenfläche zur Ineingriffnahme des Dichtungsflanschs 124.
Die Neigungsabschnitte 708 können, wie dargestellt, gebogen oder, als Alternative, wie oben beschrieben linear sein. Die Stegabschnitte 710 sind in einer Ausführungsform als ”Buckel” ausgebildet, und im Kanal können entsprechende nicht gezeigte ausgeschnittene Abschnitte ausgebildet sein. Somit wirkt das Bajonett 706 auf ähnliche Weise wie das Bajonett 602 in 6a und 6b. Die Stegabschnitte 710 können wie die federnde Raste 604 in 6a wirken. Das Bajonett 706 kann so viele Stegabschnitte 710 umfassen, wie für notwendig erachtet wird. Die Stegabschnitte 710 können einheitlich über die Länge des Bajonetts 706 verteilt sein oder als Alternative nicht einheitlich verteilt sein. Viele andere Konfigurationen mit einem neigungsähnlichen Abschnitt und einem stegähnlichen Abschnitt können implementiert werden, um die Einführkraft, die zur Befestigung einer Filterelementanordnung erforderlich ist, zu reduzieren.
8 ist ein Seitenansichtsdiagramm mit einer Darstellung einer Querschnittsansicht des alternativen Gehäuses 800 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einer Ausführungsform können die Neigungsabschnitte 802 und die Stegabschnitte 804 mit einer Überbrückung oder einer Falte zum Dichtungsflansch versehen sein, um die Biegefestigkeit des Dichtungsflanschs zu erhöhen und die einheitliche Dichtungsbeanspruchung weiter zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne vom Erfindungsgedanken oder den wesentlichen Merkmalen abzuweichen; beispielsweise können die in den Zeichnungen gezeigten Behandlungskomponenten durch andere ersetzt werden. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Beziehung nur als beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen. Der Schutzumfang der Erfindung wird daher durch die beiliegenden Ansprüche und nicht durch die obige Beschreibung definiert. Alle Änderungen, die als zu den Ansprüchen äquivalent ausgelegt werden können und in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, fallen in ihren Schutzbereich.

Claims

Luftfilter mit einem Gehäuse (102), das eine Öffnung (110) aufweist, durch die eine Filterelementanordnung (104) mit einem Dichtungsflansch (124) in das Gehäuse (102) einbringbar ist, und einem die Öffnung (110) im Gehäuse (102) abdeckenden Deckel (106), wobei das Gehäuse (102) mindestens einen Kanal (112) aufweist, der eine Längsrichtung definiert, wobei der Kanal (112) mehrere über die Länge des Kanals (112) verteilt angeordnete Belastungspunkte aufweist, die jeweils einen geneigt zur Längsrichtung verlaufenden Neigungsabschnitt und einen in Längsrichtung verlaufenden Stegabschnitt aufweisen, wobei mindestens ein Bajonett (114) vorgesehen ist, wobei das Bajonett (114) mehrere über die Länge des Bajonetts (114) verteilt angeordnete Belastungspunkte aufweist, die jeweils einen geneigt zur Längsrichtung verlaufenden Neigungsabschnitt (126) und einen in Längsrichtung verlaufenden Stegabschnitt (128) aufweisen, wobei bei vollständig in den Kanal (112) eingeschobenem Bajonett (114) die Stegabschnitte (128) am Bajonett (114) auf den Stegabschnitten des Kanals (112) aufliegen, wobei bei vollständig in den Kanal (112) eingeschobenem Bajonett (114) durch das Zusammenwirken der Stegabschnitte (128) des Bajonetts (114) mit den Stegabschnitten des Kanals (112) eine gleichmäßige Beaufschlagung des Dichtungsflansches (124) der Filterelementanordnung (104) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (112) sich von der Öffnung (110) zu einer Rückseite (116) des Gehäuses (102) erstreckt, dass der Deckel (106) mit dem mindestens einen Bajonett (114) gekoppelt ist, das sich somit bei am Gehäuse (102) angebrachtem Deckel (106) im Kanal (112) in Längsrichtung erstreckt, dass der Dichtungsflansch (124) der Filterelementanordnung (104) im Gehäuse (102) in Längsrichtung verläuft und dass die Belastungspunkte im Kanal (112) und am Bajonett (114) in Längsrichtung abgestuft angeordnet sind.
Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsabschnitte (126) in einem Neigungswinkel zwischen 2° und 15°, vorzugsweise von etwa 10°, verlaufen.
Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) eine Lufteinassöffnung und eine Luftauslassöffnung aufweist und dass die Filterelementanordnung (104) in einer Ebene zwischen der Lufteinlassöffnung und der Luftauslassöffnung des Gehäuses (102) angeordnet ist.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bajonett (602) mindestens eine federnde Raste (604) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie in einem entsprechend ausgeschnittenen Abschnitt (606) im Kanal (608) einrastet, wenn das Bajonett (602) vollständig in den Kanal (608) eingeschoben ist oder dass das mindestens eine Bajonett (502) mindestens einen umgekehrten Neigungsabschnitt (508) aufweist, der bei vollständig in den Kanal (512) eingeschobenem Bajonett (502) mit einem ähnlich ausgeschnittenen Abschnitt (510) des Kanals (512) in Eingriff kommt.
Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (112) einstückig in einer Seitenwand (118) des Gehäuses (102) ausgebildet ist oder dass der mindestens eine Kanal (112) getrennt vom Gehäuse (102) ausgebildet und am Gehäuse (102) angebracht ist.
Luftfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (102) an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden (118) jeweils ein Kanal (112) ausgebildet oder angebracht ist und dass zwei Bajonetts (114) mit dem Deckel (106) gekoppelt sind.
Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelementanordnung (104) mit dem Deckel (106) und/oder den Bajonetts (114) eine einteilige Struktur bildet.