DE19941303B4

DE19941303B4 - Filter mit einem einen Rahmen aufweisenden Filtereinsatz

Info

Publication number: DE19941303B4
Application number: DE1999141303
Authority: DE
Inventors: Jürgen Lang; Michael Stotz
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: DE19941303A1

Abstract

Luftfilter einer Brennkraftmaschine, welcher ein Gehäuse (10) und einen Filtereinsatz (16) – mit einer Dichtung (20), welche eine mit einem Einlas (11) kommunizierende Rohseite (23) des Filtereinsatzes von einer mit einem Auslass (12) kommunizierende Reinseite (24) trennt, – mit einem gefalteten Filterpapier (19) als Filtermedium und – mit einem Rahmen (17), der das Filtermedium und die Dichtung (20) aufnimmt, und seinerseits in das Gehäuse (10) eingebaut ist, aufweist, wobei das Filtermedium lösbar mit dem Rahmen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Dichtung (20) ein Stützrahmen (26) integriert ist, der aus Kunststoff besteht und einen steifen Stabilisierungsbereich (27) und elastische Fenster (28) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftfilter einer Brennkraftmaschine, welcher einen Filtereinsatz mit einem Rahmen aufweist, nach der Gattung des Patentanspruches 1.
Filtereinsätze, die einen Rahmen aufweisen, sind bekannt. So ist z. B in der DE 37 08 756 A1 ein Filtereinsatz offenbart, der in einen Rahmen eingelassen ist (vergleiche 2 dieses Dokumentes). Dieser Filtereinsatz weist zwei Filterplatten 22, 23 auf, die in einen rechteckigen Rahmen 3 eingelassen sind. Der Rahmen weist weiterhin ein Düsenrohrstück 16 auf, der zur Luftführung des zu filternden Mediums geeignet ist. Dieser Filtereinsatz kann z. B. in einen Luftfilter eines Kraftfahrzeugs gemäß 1 des Dokumentes eingebaut werden. Die Filterplatten 22, 23 werden von unten nach oben durchströmt, gelangen so in einen durch das Gehäuse gebildeten Reinluftraum und werden durch das Düsenrohrstück 16 dem Saugrohr des Motors zugeführt. Ein solcher Rahmen verbessert somit die Luftführungseigenschaften des Filtereinsatzes und macht den Filtereinsatz servicefreundlicher, da dieser ohne weiteres ausgewechselt werden kann. Gleichzeitig stabilisiert er die Filterplatten, wodurch diese ein besseres Druckpulsationsverhalten aufweisen.
Das Vorsehen eines stabilen Rahmens für den Filtereinsatz hat jedoch auch Nachteile. Das Gesamtgewicht der Vorrichtung steigt und dessen Herstellung wird teurer. Der Filtereinsatz ist jedoch ein Austauschteil, so dass durch das Erfordernis des Auswechselns auch die Betriebskosten des Filters steigen. Bei der Entsorgung ausgedienter Filterelemente wird die Umwelt durch das zusätzlich anfallende Teil des Filterrahmens unnötig belastet.
Aus der Offenlegungsschrift DE 195 39 463 A1 ist ein Gehäuse aus Kunststoff für einen Luftfilter bekannt, bei dem das Luftfilterelement in einem Rahmen angeordnet ist, wobei der Rahmen einerseits an der Gehäuseschale und andererseits an dem Deckel anliegt und in dem Rahmen eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung ist zwischen Deckel und Gehäuseschale eingespannt und überdeckt auch einen Teil des Randes des Filtermaterials und stellt somit gleichzeitig auch die Verbindung zu dem Filtermaterial des Filterelementes her.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Filter mit einem Filtereinsatz zu schaffen, das servicefreundlich ist, einen geringen Materialaufwand bewirkt und die Anforderungen hinsichtlich der Schwingungsbelastung des Filtermediums und der Luftführung erfüllt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Filter weist in bekannter Weise ein Gehäuse auf welches zum Einbau des Filtereinsatzes geöffnet werden kann. Der Filtereinsatz besitzt einen Rahmen und wird mit diesem derart in das Gehäuse eingebaut, dass durch eine Dichtung eine Reinseite von einer Rohseite getrennt wird, so dass das zu filternde Medium von einem Einlass durch das Filtermedium zu einem Auslass strömen muss. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Filtermedium lösbar mit dem Rahmen verbunden ist. Dies hat den großen Vorteil, dass bei einem Wechsel des Filtereinsatzes lediglich das Filtermedium ausgewechselt werden muss, während der Rahmen weiter verwendet wird. Damit wird das auszuwechselnde Teil kostengünstiger und lässt sich unproblematisch entsorgen. Dies hat also positive Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des Filters sowie auf dessen Umweltverträglichkeit.
Durch das Vorsehen des Rahmens für den Filter sind die Anforderungen an dessen Stabilität sowie die Luftführungseigenschaften gewährleistet. Insbesondere können durch Vorsehen eines Rahmens Standartfilterelemente auf unterschiedliche Einbausituationen angepasst werden. Es können also auch die bereits beschriebenen bekannten Lösungen mit festem Filterrahmen substituiert werden. Dabei müssen nur die Rahmen variiert werden, während als Filtermedium Standartfilterelemente verwendet werden können. Durch diese Maßnahme sinkt die Variantenvielfalt der Einzelteile, wodurch die Lösung wirtschaftlicher wird.
Die zur Verwendung kommende Dichtung dichtet das Filtermedium gegenüber dem Rahmen ab. Die Dichtung kann jedoch auch dazu herangezogen werden, gleichzeitig eine Abdichtung zur Gehäusewand zu erzielen.
Eine andere Variante der Erfindung sieht für die Abdichtung des Rahmens gegenüber dem Gehäuse eine Zusatzdichtung vor. Dies hat den Vorteil, dass ein größerer Gestaltungsspielraum für die Geometrie des Rahmens entsteht.
Es ist vorteilhaft, in den Rahmen einen Abschnitt zur Luftführung zu integrieren. Dieser Abschnitt kann z. B. als Rohrstutzen oder Düse ausgeführt sein, wobei dieser das zu filternde Medium entweder auf der Roh- oder der Reinseite befördern kann. Durch diese konstruktive Maßnahme steigt der Gestaltungsspielraum für das Filtergehäuse, da der Abschnitt zur Luftführung genutzt werden kann, um Einlass bzw. Auslass des Filtergehäuses an beliebigen Stellen anzuordnen. Ein Anschluss erfolgt dann über den Abschnitt zur Luftführung.
Bei einer entsprechenden Gestaltung können die am Filtereinsatz angebrachten Dichtungen gleichzeitig zur Abdichtung von Gehäuseteilen untereinander verwendet werden. Hierdurch wird eine Dichtung eingespart, die entlang der Gehäuseteilung nötig werden würde, um zumindest die Reinseite des Filters vollständig gegen die Umgebung abzudichten. Bei der Rohseite ist eine Abdichtung nicht unbedingt erforderlich, sofern das zu filternde Medium und das Medium in der Umgebung des Filtergehäuses identisch sind, wie dies z. B. bei Luftfiltern der Fall sein kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn der Rahmen als Teil der Wandung des Gehäuses ausgeführt ist. Damit kann Material eingespart werden, da die Abmessungen der eigentlichen Gehäuseteile sich verringern. Der Rahmen kann dennoch ausgebaut werden, z. B. um die Montage des Filtermediums zu vereinfachen.
Eine günstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Dichtung am Filtermedium aus PUR-Schaum herzustellen, der direkt an das Filtermedium angespritzt wird. Hierbei ist die Gestaltung des Dichtprofils frei wählbar. Außerdem lässt sich nach diesem Verfahren das Filtermedium einfach in großen Serien herstellen.
Um dem Filtermedium vor dem Einbau in den Filterrahmen bei größeren Abmessungen eine genügende Steifigkeit zu verleihen, ist erfindungsgemäß in die Dichtung ein zusätzlicher Stützrahmen integriert. Der Stützrahmen bei dieser Variante weist immer noch wesentlich geringere Abmessungen auf als der Rahmen, in den der Filtereinsatz eingebaut wird. Dadurch lassen sich die genannten Vorteile einer Materialersparnis auch durch diese Variante erreichen. Der Stützrahmen erleichtert weiterhin den Einbau des Filtermediums in den Rahmen, wodurch die Servicefreundlichkeit der Konstruktion erhöht wird. Außerdem kann der Stützrahmen die Dichtwirkung der Dichtung verbessern, indem diese versteift wird, wodurch der Anpressdruck gesteigert wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung kann das Filtermedium in mehrere Teilbereiche aufgeteilt werden. Diese können entweder einzeln in den Rahmen hineingelegt werden, oder unter Verwendung einer Dichtung, die durch einen Stützrahmen versteift werden kann, zu einem Teil zusammengefasst werden. Die Teilbereiche des Filtermediums weisen aufgrund ihrer geringeren Abmessung ein besseres Schwingungsverhalten auf, wenn das zu filternde Medium diese mit einer Pulsation beaufschlagt. Außerdem wird der Filtereinsatz dadurch variabler in seiner geometrischen Gestaltung, so dass er besser an den zur Verfügung stehenden Einbauraum angepasst werden kann.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnungen
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen
1 den Längsschnitt durch einen Luftfilter eines Motors mit einem Gehäuse, einem Rahmen und dem Filtermedium,
2 die Ansicht A des Filtereinsatzes mit Filtermedium und Rahmen gemäß 1, wobei ein Teilbereich B-B gemäß 1 aufgeschnitten ist und
3 den Schnitt C-C gemäß 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der Filter gemäß 1 weist ein Gehäuse 10 auf, welches einen rohluftseitigen Einlass 11 besitzt. Es handelt sich um das Luftfiltergehäuse im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, wobei ein Auslass 12 in einen Sammelraum 13 eines Saugrohrs einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine mündet. Das Gehäuse weist einen Deckel 14 auf, welcher mit Spannbügeln 15 befestigt ist. Der Deckel gibt eine Einbauöffnung frei, in die ein Filtereinsatz 16 eingesetzt werden kann. Der Filtereinsatz besteht aus einem Rahmen 17, dem in zwei Teilbereiche 18 aufgeteilten Filterpapier 19 und einer an das Filterpapier angespritzten Dichtung 20 aus PUR-Schaum. Der Rahmen weist weiterhin einen Abschnitt 21 zur Führung der Reinluft auf, der durch eine Zusatzdichtung 22 mit dem Auslass 12 kommuniziert.
Die Verbrennungsluft strömt von dem Einlass 11 in eine Rohseite 23 des Filtergehäuses und durchströmt anschließend das Filterpapier 19 von unten nach oben. Auf diese Weise gelangt es auf eine Reinseite 24 im Filtergehäuse, wird durch den Abschnitt 21 geleitet und verlässt durch den Auslass 12 das Filtergehäuse, um in den Sammelraum 13 zu gelangen. Dabei ist eine vollständige Abdichtung der Reinseite 24 gegenüber der Rohseite 23 bzw. der Umgebung notwendig. Dies wird durch die Dichtung 20, die gleichzeitig mit dem Deckel 14 in Eingriff steht und die Zusatzdichtung 22, die den Auslass 12 mit dem Abschnitt 21 dichtend verbindet, gewährleistet. Eine rohseitige Abdichtung zwischen Gehäuse 10 und Rahmen 17 erfolgt lediglich durch die Bauteilgestaltung (Dichtwirkung wie Labyrinthdichtung), jedoch nicht durch ein Elastomer.
In 2 ist eine Aufsicht auf den Filtereinsatz 16 von unten zu sehen. Es sind Stirnseiten 25 des Rahmens 17 zu erkennen (vergleiche auch 1). In der Mitte befindet sich der luftführende Abschnitt 21, der auf beiden Seiten durch einen Teilbereich 18 des Filterpapiers 19 eingefasst ist.
Der Teilschnitt gemäß B-B in 1 zeigt einen Schnitt durch die Dichtung 20. In diese ist ein Stützrahmen 26 eingelegt. Dieser führt zu einer Stabilisierung der Dichtung, die die beiden Teilbereiche 18 über den Abschnitt 21 hinweg miteinander verbindet. Das in den Rahmen eingelegte Einlegeteil, welches das Filterpapier 19 enthält, besteht also aus einem Stück. Der Stützrahmen 26 besteht aus Kunststoff und weist einen verhältnismäßig steifen Stabilisierungsbereich 27 und elastische Fenster 28 auf. Die Fenster verbessern zu einem die Haftung des PUR-Schaums der Dichtung am Stützrahmen 26, zum andern versteifen sie die Dichtung zusätzlich hinsichtlich ihrer Komprimierbarkeit an der korrespondierenden Dichtfläche.
Einen Querschnitt durch die Dichtung 20 mit dem Filterpapier 19 und dem Stützrahmen 26 ist der 3 zu entnehmen. Hier wird auch die Aufteilung des Stützrahmens in den Stabilisierungsbereich 27 und die Fenster 28 deutlich.

Claims

Luftfilter einer Brennkraftmaschine, welcher ein Gehäuse (10) und einen Filtereinsatz (16) – mit einer Dichtung (20), welche eine mit einem Einlas (11) kommunizierende Rohseite (23) des Filtereinsatzes von einer mit einem Auslass (12) kommunizierende Reinseite (24) trennt, – mit einem gefalteten Filterpapier (19) als Filtermedium und – mit einem Rahmen (17), der das Filtermedium und die Dichtung (20) aufnimmt, und seinerseits in das Gehäuse (10) eingebaut ist, aufweist, wobei das Filtermedium lösbar mit dem Rahmen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Dichtung (20) ein Stützrahmen (26) integriert ist, der aus Kunststoff besteht und einen steifen Stabilisierungsbereich (27) und elastische Fenster (28) aufweist.
Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (17) eine Zusatzdichtung (22) zur Abdichtung des Rahmens gegenüber dem Gehäuse (10) aufweist.
Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rahmen (17) ein Abschnitt (21) zur Luftführung integriert ist.
Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Abdichtungen (20, 22) gleichzeitig zur Abdichtung von Gehäuseteilen untereinander entlang einer Einbaukante des Filtereinsatzes (16) genutzt wird.
Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (17) einen Teil der Wandungen des Gehäuses (10) bildet.
Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (20) aus PUR-Schaum besteht und direkt an das Filtermedium angespritzt ist.
Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium im Filtereinsatz (16) in mehrere Teilbereiche (18) aufgeteilt ist.