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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere zur Gasfiltration, beispielsweise auf einen Luftfilter für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
WO 2011/104107 A1 wird ein Luftfilter für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Der Luftfilter weist in einem Filtergehäuse ein ringförmiges Filterelement auf, das in seiner Position im Filtergehäuse von einem Gehäusedeckel verschließbar ist. Der Gehäusedeckel ist mittels eines Bajonettverschlusses am Filtergehäuse lösbar befestigt, wobei der Gehäusedeckel in eine am Filtergehäuse ausgebildete Deckelaufnahme axial einsetzbar und im eingesetzten Zustand zwischen einer Entriegelungs- und einer Verriegelungsstellung verdrehbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass das Filterelement sicher im Filtergehäuse gehalten ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung zur Filtration eines Fluids, insbesondere eines gasförmigen Fluids, wobei gegebenenfalls auch eine Filtration flüssiger Medien in Betracht kommt. Gemäß bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Filtereinrichtung als Luftfilter für Kraftfahrzeuge eingesetzt, insbesondere für eine Brennkraftmaschine oder für die dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführende Frischluft.
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Die Filtereinrichtung weist ein Filterelement auf, das von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird und in einem Filtergehäuse aufgenommen ist, welches von einem Gehäusedeckel verschließbar ist. Am Filterelement ist ein erstes Formschlussteil angeordnet, das die äußere Mantelfläche des Filterelementes überragt und dem ein zweites Formschlussteil am Gehäusedeckel zugeordnet ist. Im montierten Zustand greifen die Formschlussteile am Filterelement und am Gehäusedeckel ineinander, so dass ein Formschluss insbesondere in Umfangsrichtung, gegebenenfalls auch in zumindest eine Achsrichtung entlang der Längsachse des Filterelementes gegeben ist. Aufgrund der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Gehäusedeckel, der seinerseits lösbar am Filtergehäuse befestigbar ist, ist eine sichere Lagerung und Halterung des Filterelementes gegeben.
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Vorteilhafterweise befindet sich das erste Formschlussteil am Filterelement auf Abstand zu einer zweiten Verbindungsstelle zwischen dem Filterelement und dem Gehäusedeckel, so dass insgesamt über zumindest zwei beabstandete Positionen eine Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Filterelement gegeben ist. Die weitere Verbindung erfolgt insbesondere über die Stirnseite des Filterelementes, beispielsweise über einen axial überstehenden Bund, der in eine Ausnehmung im Gehäusedeckel dichtend einragt. Die erste und die zweite Verbindungsstelle zwischen Filterelement und Gehäusedeckel sind vorzugsweise axial zueinander beabstandet. Bei einer ring- bzw. hohlzylindrischen Ausführung des Filterelementes kann das erste Formschlussteil benachbart zu einer Stirnseite des Filterelementes angeordnet sein, welche der weiteren Verbindungsstelle axial gegenüberliegt.
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Grundsätzlich vorteilhaft ist eine hohlzylindrische bzw. ringförmige Ausführung des Filterelementes, das von dem zu reinigenden Fluid vorteilhafterweise radial von außen nach innen durchströmt wird, wobei der Innenraum den Reinraum darstellt, über den das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
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Bei hohlzylindrischer bzw. ringförmiger Ausführung des Filterelementes weist dieses an zumindest einer axialen Stirnseite, vorzugsweise an beiden axialen Stirnseiten eine Endscheibe auf, mit der das erste Formschlussteil verbunden ist. Es kann zweckmäßig sein, die Endscheibe aus Kunststoff zu fertigen und das erste Formschlussteil einteilig mit der Kunststoff-Endscheibe auszubilden. Bei ringförmiger Ausführung des Filterelementes überragt das erste Formschlussteil die zylindrische Mantelfläche in Radialrichtung. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die formschlüssige Verbindung in konstruktiv einfacher Weise hergestellt werden kann, indem das erste Formschlussteil am Filterelement beispielsweise als ein Haken ausgebildet ist und das zweite Formschlusselement an der Innenseite des Gehäusedeckels als eine Aufnahmeöse, in die der Haken einführbar ist. Der Haken weist vorteilhafterweise einen ersten Hakenabschnitt auf, der sich in Radialrichtung erstreckt und an der stirnseitigen Endscheibe des Filterelementes befestigt ist, sowie einen zweiten Hakenabschnitt, der sich winklig zum ersten Hakenabschnitt erstreckt.
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Der zweite Hakenabschnitt weist entweder eine Orientierung parallel zur Filterelementlängsachse auf oder quer zur Filterelementlängsachse. Im erstgenannten Fall kann die formschlüssige Verbindung, welche durch das Ineinanderstecken von Haken und Aufnahmeöse bewerkstelligt wird, mittels einer ausschließlich axialen Einschubbewegung des Gehäusedeckels auf den Sitz im Filtergehäuse hergestellt werden. Bei einer Ausrichtung des zweiten Hakenabschnittes quer zur Filterelementlängsachse kommt eine Bajonettverbindung zwischen Filterelement und Gehäusedeckel in Betracht, bei der zunächst das Filterelement und der Gehäusedeckel axial angenähert werden und anschließend eine Rotationsbewegung um die Filterelementlängsachse zueinander ausführen, die zu der formschlüssigen Verbindung der Formschlussteile führt. Beim Bajonettverschluss besteht der Formschluss insbesondere in beide Achsrichtungen.
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Der Gehäusedeckel kann, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, einen ersten Deckelabschnitt aufweisen, der im montierten Zustand der Stirnseite des Filterelementes vorgelagert ist, sowie einen zweiten Deckelabschnitt, der winklig zum ersten Deckelabschnitt ausgebildet ist und sich mit Abstand zur Mantelfläche des Filterelementes erstreckt. Das zweite, deckelseitige Formschlussteil befindet sich am zweiten Deckelabschnitt. Der erste und der zweite Deckelabschnitt, die vorzugsweise einteilig ausgeführt sind, bilden gemeinsam einen L-förmigen Querschnitt des Gehäusedeckels.
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Es kann zweckmäßig sein, an einer stirnseitigen Endscheibe, die mit einer zentralen Ausnehmung versehen ist, ein Dichtungsteil anzuspritzen, das im montierten Zustand dichtend am Gehäusedeckel anliegt. Das Dichtungsteil ist beispielsweise als ein 2-Komponenten-Teil ausgeführt. Gegebenenfalls kann in dieser Ausführung auf zusätzliche Verbindungsmaßnahmen zwischen Filterelement und Gehäusedeckel verzichtet werden. Gleichwohl sind auch Ausführungen möglich, bei denen das Filterelement mechanisch oder auf sonstige Weise zusätzlich zur Formschlussverbindung mit dem Gehäusedeckel verbunden wird, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf eine Bajonettverbindung zwischen Filterelement und Gehäusedeckel bezieht, sind an der Stirnseite des hohlzylindrischen bzw. ringförmigen Filterelementes einerseits und an dem der Stirnseite vorgelagerten Deckelabschnitt des Gehäusedeckels andererseits jeweils Formschlusselemente angeordnet, die für eine Bajonettverriegelung ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine axiale Annäherung zwischen Filterelement und Gehäusedeckel bis zum Ineinandergreifen der Formschlusselemente und anschließend eine Drehung um die Filterelementlängsachse bis zum Erreichen der endgültigen Montageposition, in der die Formschlussteile, welche den Formschlusselementen an der Stirnseite abgewandt angeordnet sind, ineinandergreifen.
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Es kann zweckmäßig sein, das erste Formschlussteil, welches beispielsweise hakenförmig ausgebildet ist, elastisch federnd auszuführen. Dies hat den Vorteil, dass Bauteil- und Montagetoleranzen besser ausgeglichen werden können.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das erste Formschlussteil, welches am Filterelement angeordnet ist, ein Scharnier auf, beispielsweise ein Filmscharnier, das in zumindest zwei verschiedene Stellungen klappbar ist. Dies ermöglicht es, dass das erste Formschlussteil während der Verriegelungsbewegung mit dem Gehäusedeckel zunächst bei aufgeklapptem Scharnier in einer ersten Position verharrt, in der noch kein Formschluss mit dem zweiten Formschlussteil besteht, und erst nach dem Erreichen einer axialen Endposition in die zweite Position verstellt wird, in der der Formschluss mit dem zweiten Formschlussteil hergestellt ist, beispielsweise zum Realisieren eines Bajonettverschlusses. Die Scharnierachse verläuft dabei quer zur Filterelementlängsachse.
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Zweckmäßigerweise kann aber auch eine Scharnierachse längs zur Filterelementlängsachse ausgebildet sein, um eine Druckknopfbefestigung zu ermöglichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen Luftfilter mit einem ringförmigen Filterelement in einem Filtergehäuse, welches von einem Gehäusedeckel zu verschließen ist, mit einem seitlich an einer Stirnseite des Filterelementes überstehenden, hakenförmigen Formschlussteil, dem eine Aufnahmeöse an der Innenwand des Filterdeckels zugeordnet ist,
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2 das Filterelement aus 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung,
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3 eine Innenansicht eines Gehäusedeckels mit einer Aufnahmeöse in einer weiteren Ausführung,
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4 in vergrößerter Darstellung ein Filmscharnier, über das ein hakenförmiges Formschlusselement an der stirnseitigen Endscheibe des Filterelementes angeordnet ist,
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5 ein Filterelement mit einem Gehäusedeckel in einer weiteren Ausführung, bei der das hakenförmige Formschlussteil am Filterelement einen in Querrichtung sich erstreckenden Hakenabschnitt aufweist,
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6 der Luftfilter gemäß 5 in einer stirnseitigen Ansicht auf das Filterelement und den Gehäusedeckel,
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7 der Gehäusedeckel des Ausführungsbeispiels gemäß 5 und 6 in perspektivischer Einzeldarstellung,
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Luftfilters, bei dem das Filterelement über einen Bajonettverschluss mit dem Gehäusedeckel verriegelt wird,
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9 der Gehäusedeckel des Ausführungsbeispiels nach 8 in perspektivischer Einzeldarstelllung.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den 1 und 2 ist als erstes Ausführungsbeispiel eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, die als Luftfilter für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Die Filtereinrichtung 1 weist ein Filtergehäuse 2 auf, in dem ein Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Filterelementes 4 gebildet ist, wobei der Aufnahmeraum von einem Gehäusedeckel 3 verschließbar ist. Das Filterelement 4 ist hohlzylindrisch bzw. ringförmig ausgebildet und wird bezogen auf die Filterelementlängsachse 5 radial von außen nach innen von der angesaugten Umgebungsluft durchströmt. Der Innenraum des Filterelementes 4 stellt den Reinraum dar, über den die axiale Ableitung erfolgt.
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Das Filterelement 4 ist an beiden axialen Stirnseiten mit jeweils einer Endscheibe 6, 9 versehen. An der dem Boden des Filtergehäuses 2 benachbarten Endscheibe 6 ist ein erstes, hakenförmiges Formschlussteil 7 angeordnet, das im montierten Zustand in ein als Aufnahmeöse ausgebildetes, zweites Formschlussteil 8 an der Innenwand des Gehäusedeckels 3 formschlüssig einragt. Die Endscheibe 6 ist zweckmäßigerweise als Kunststoffbauteil ausgeführt, das hakenförmige, erste Formschlussteil 7 kann einteilig mit der Endscheibe 6 ausgebildet sein.
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Das hakenförmige Formschlussteil 7 weist einen ersten Hakenabschnitt 7a auf, der sich bezogen auf die Filterelementlängsachse 5 radial nach außen erstreckt und die Mantelfläche des Filterelementes in Radialrichtung überragt. An den radialen Hakenabschnitt 7a schließt sich ein in Achsrichtung verlaufender, stiftförmiger Hakenabschnitt 7b an, der im montierten Zustand in das als Aufnahmeöse ausgebildete zweite Formschlussteil 8 einragt, wobei die Öffnung in der Aufnahmeöse ebenfalls in Achsrichtung verläuft. Im zusammengesetzten Zustand besteht somit in Umfangsrichtung sowie axial in eine Richtung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Filterelement 4 und dem Gehäusedeckel 3 über die Formschlussteile 7, 8.
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Der Gehäusedeckel 3 weist zwei Deckelabschnitte 3a, 3b auf, die einteilig miteinander ausgebildet sind, jedoch zueinander winklig angeordnet sind. Der erste Deckelabschnitt 3a ist der oberen Stirnfläche des Filterelementes 4 vorgelagert, an der die Endscheibe 9 angeordnet ist; die obere Endscheibe 9 ist der unteren Endscheibe 6 axial gegenüberliegend angeordnet, wobei das hakenförmige Formschlussteil 7 an der unteren Endscheibe 6 angeordnet ist.
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Einteilig mit der oberen Endscheibe 9 ist ein Kragen 10 ausgebildet, der axial übersteht und eine stirnseitige Öffnung im Filterelement 4 begrenzt, die mit dem die Reinseite darstellenden Innenraum kommuniziert. Der Kragen 10 ragt in eine Ausnehmung in dem Deckelabschnitt 3a und kann mit dem Deckelabschnitt 3a verschraubt sein. Hierfür sind in die Endscheibe 9 des Filterelementes 4 Schraubdome 11 eingebracht.
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Für eine strömungsdichte Verbindung zwischen dem Kragen 10 und dem Gehäusedeckel 3 kann ein zusätzlicher Dichtring vorgesehen sein, der um oder in den Kragen 10 gelegt wird. Eine Dichtung kann außerhalb oder auch innerhalb des Kragens 10 angeordnet sein. Möglich ist es auch, den Kragen 10 als 2-Komponenten-Bauteil auszubilden, das dichtende Eigenschaften hat und das mit dem Einführen in die Ausnehmung in dem Deckelabschnitt 3a zugleich dichtend im Deckelabschnitt aufgenommen ist. In diesem Fall kann auf eine Verschraubung zwischen dem Filterelement und dem Gehäusedeckel auch verzichtet werden.
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Die beiden Deckelabschnitte 3a und 3b liegen in einem Winkel zueinander, der, wie 1 zu entnehmen, größer ist als 90°. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Ausführung in einem Winkel von 90° oder kleiner als 90°.
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Auch im Ausführungsbeispiel gemäß 3 weist der Gehäusedeckel 3 zwei Deckelabschnitte 3a, 3b auf, die zueinander unter einem Winkel angeordnet sind. In den Deckelabschnitt 3a ist eine Ausnehmung 12 zur Aufnahme des Kragens 10 an der Stirnseite des Filterelementes 4 eingebracht. Das zweite, deckelseitige Formschlussteil 8 weist zwei an der Deckelinnenseite angeformte Stege auf, die eine zwischenliegende Öffnung begrenzen. Die Stege sind elastisch federnd ausgebildet, so dass das hakenförmige erste Formschlussteil am Filterelement sowohl axial als auch radial in die zwischen den Stegen liegende Aufnahmeöffnung des Formschlussteils 8 eingeführt werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist in den ersten Hakenabschnitt 7a des hakenförmigen Formschlussteils 7 ein Filmscharnier 13 in Form einer verjüngten Wandstärke eingebracht, so dass der Hakenabschnitt 7a um die Scharnierachse verschwenkt werden kann. Die Scharnierachse, die quer zur Filterelementlängsachse verläuft, ermöglicht beispielsweise einen Bajonettverschluss zwischen Filterelement und Gehäusedeckel, indem zunächst das Filterelement und der Gehäusedeckel zueinander axial angenähert und anschließend um die Filterelementlängsachse zueinander verdreht werden. Nach dem Erreichen der endgültigen Montageposition kann das hakenförmige Formschlussteil 7 um das Filmscharnier 13 geklappt werden, so dass das hakenförmige Formschlussteil in Formschlussposition mit dem zugeordneten Formschlussteil an der Innenseite des Gehäusedeckels gelangt.
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In den 5 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Filterelement 4 im Bereich seiner stirnseitigen Endscheibe 6 ebenfalls mit einem hakenförmigen, ersten Formschlussteil 7 versehen ist. Der erste Hakenabschnitt 7a kragt radial aus und überragt die Mantelfläche des Filterelementes 4 in Radialrichtung. Der sich daran anschließende, zweite Hakenabschnitt 7b erstreckt sich jedoch im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß den 1, 2 nicht in Achsrichtung, sondern quer zur Filterelementlängsachse 5. Das zweite Formschlussteil 8 an der Innenseite des Deckelteils 3b des Gehäusedeckels 3 weist eine ebenfalls in Querrichtung weisende Öffnung auf, welche den Hakenabschnitt 7b im montierten Zustand aufnimmt. Die Montageposition wird über einen Bajonettverschluss erreicht, bei dem nach dem axialen Annähern das Filterelement 4 und der Gehäusedeckel 3 relativ zueinander um die Filterelementlängsachse 5 verdreht werden, bis der Hakenabschnitt 7b in die Öffnung des Formschlussteils 8 einragt.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 erfolgt die Verbindung zwischen dem Filterelement 4 und dem Gehäusedeckel 3 ebenfalls über einen Bajonettverschluss. An der oberen Endscheibe 9 sind am Kragen 10 über den Umfang verteilt mehrere Formschlusselemente 14 angeordnet, denen weitere Formschlusselemente 15 am Deckelabschnitt 3a des Gehäusedeckels 3 zugeordnet sind. Die Formschlusselemente 14, 15 können durch axiale Annäherung von Filterelement und Gehäusedeckel 3 und anschließende Rotation um die Filterelementlängsachse 5 in eine formschlüssige Position zueinander gebracht werden, in welcher das Filterelement 4 in Achsrichtung formschlüssig am Gehäusedeckel 3 gehalten ist.
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Ein weiterer Formschluss wird über das erste Formschlussteil 7 im Bereich der unteren Endscheibe des Filterelementes 4 und das zweite Formschlussteil 8 an der Innenseite des Deckelabschnittes 3b des Gehäusedeckels 3 erreicht. Das erste Formschlussteil 7 ist hakenähnlich ausgebildet und besitzt einen radial auskragenden ersten Hakenabschnitt 7a sowie einen zweiten, sich in Achsrichtung erstreckenden, stiftförmigen Hakenabschnitt 7b. Das an der Innenseite des Gehäusedeckels angeordnete zweite Formschlussteil 8 weist eine in Querrichtung halboffene Aufnahmeöffnung auf, in die der Hakenabschnitt 7b bei der Rotationsbewegung während des bajonettartigen Verschließens in Querrichtung eingeführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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