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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung für eine innere
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für Fahrzeuge, welche herkömmlicherweise
hydraulisch in Serie und stromaufwärts von dem Motoreinlaßkrümmer angeordnet bzw.
verbunden ist. Die Erfindung betrifft ebenso einen austauschbaren
Filtereinsatz für
eine derartige Vorrichtung.
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Es
ist bekannt, daß Filtervorrichtungen
der vorstehenden Art üblicherweise
ein Gehäuse,
das normalerweise durch zwei Halbschalen definiert wird, welche
lösbar
verbunden sind und aus einem synthetischen Kunststoffmaterial ausgeformt
bzw. gegossen sind; einen Verbrennungslufteinlaß, der herkömmlicherweise in einem Stück mit der
unteren Halbschale ausgebildet ist; einen Verbrennungsluftauslaß, der in
einem Stück
mit der unteren oder oberen Halbschale ausgebildet ist, welche normalerweise
in einer unterschiedlichen Position und mit einem gewissen Abstand
von dem Einlaß vorgesehen
ist; und einen Filtereinsatz bzw. eine Filterkartusche aufweisen,
welche in fluiddichter Art und Weise innerhalb des Gehäuses zwischen
dem Einlaß und
dem Auslaß untergebracht
ist, so daß im
wesentlichen das meiste oder das gesamte innere Volumen des Gehäuses ausgefüllt ist.
Um den Filtereinsatz zu wechseln oder zu reinigen, muß das Gehäuse geöffnet werden,
wobei herkömmlicherweise
die obere Halbschale entfernt wird, welche mit der unteren mittels Clips
oder Schrauben fixiert ist. Bei der tatsächlichen Verwendung sind der
Einlaß und
der Auslaß ebenso durch
Verbindungsrohre zu dem externen Lufteinlaß des Fahrzeugs bzw. mit dem
Motoreinlaßkrümmer verbunden.
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Filtervorrichtungen
der vorstehenden Art haben verschiedene Nachteile hauptsächlich dahingehend,
daß ein
begrenzter Raum für
die Verbindungsrohre in dem Motorraum von modernen Fahrzeugen zur
Verfügung
steht. Als Folge davon sind die Zusammenbaukosten bzw. Montagekosten
oft hoch oder die verwendbaren Dimensionen des Filterein satzes müssen reduziert
werden und/oder die Verbindungsrohre weisen ein komplexes Design
mit relativ hohen Ladungsverlusten auf.
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Die
vorstehenden Probleme nehmen ferner zu, wenn, wie vermehrt bei modernen
Fahrzeugen der Fall, die Filtervorrichtung mit einer schalldämmenden
Vorrichtung zur Reduzierung bzw. Eliminierung des Einlaßgeräusches bzw.
Ansauggeräusches des
Fahrzeugs kombiniert ist. Derartige schalldämmenden Vorrichtungen umfassen
normalerweise Resonanzkammern, welche unter Verwendung von Teilen
des inneren Volumens des Motorraums notwendigerweise ausgebildet
sind, und welche in geeigneter Art und Weise entlang der Verbindungsrohre
oder abzweigend davon angeordnet bzw. lokalisiert sind.
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Schließlich muß noch die
Stelle des Lufteinlasses des Filters und des Auslasses für jedes
Fahrzeugmodell bestimmt werden, selbst wenn derselbe Motortyp verwendet
wird, da der zur Verfügung
stehende Raum in dem Motorraum von Fahrzeug zu Fahrzeug differiert.
Dies verhindert offensichtlich, daß eine Massenherstellung für Filtervorrichtungen bzw.
Filtergehäuse ökonomisch
realisiert werden kann.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung
für Verbrennungsluft für eine innere
Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs bereitzustellen, welche
derart ausgestaltet ist, daß die
vorstehenden Nachteile eliminiert werden, und wobei diese insbesondere
kompakt, kostengünstig
herzustellen und einfach zusammenzubauen ist, wobei ein maximaler
Freiheitsgrad hinsichtlich des Designs bzw. der Ausgestaltung der
Verbindungsrohre gewährleistet
ist und ein extrem niedriger Geräuschpegel
gewährleistet
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Luftfiltervorrichtung für eine innere Verbrennungskraftmaschine
bereitgestellt, wie gemäß Anspruch
1 beansprucht.
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Zusammengefaßt ist zu
erwähnen,
daß das Gehäuse den
Filtereinsatz bzw. die Filterpatrone innerhalb eines Sitzes bzw.
innerhalb einer Aufnahme vorsieht, welche lediglich einen Teil des
inneren Volumens des Gehäuses
beansprucht; und wobei das Gehäuse im
Inneren mit Abtrennungen oder Trennwänden versehen ist, welche in
dem verbleibenden inneren Volumen des Gehäuses entsprechende Luftverbindungsleitungen
definieren, um die Luft im Inneren des Gehäuses zu und von der Filtereinsatzaussparung
zu leiten, welche jeweils hydraulisch mit einem Lufteinlaß und -auslaß verbunden
ist, die an der gleichen Seite des Gehäuses gegenüber der Aussparung des Filtereinsatzes
angeordnet bzw. lokalisiert sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Gehäuse
derart dimensioniert, daß bei
der Verwendung im wesentlichen der gesamte Zylinderkopf der inneren
Verbrennungskraftmaschine abgedeckt ist, für welche die Filtervorrichtung designed
bzw. ausgestaltet ist; und wobei die Bodenfläche des Gehäuses, welche bei der Verwendung dem
Zylinderkopf zugewandt ist, mit einem Pufferelement für ein schalldämmendes
Material integriert versehen ist.
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Die
Verbindungsrohre können
daher stets mit der gleichen Stelle bzw. dem gleichen Punkt oder der
gleichen Seite des Gehäuses
verbunden werden, wobei somit die Ausgestaltung der Rohre bzw. Leitungen
vereinfacht wird, und wobei ferner die gleiche Filtervorrichtung
für unterschiedliche
Fahrzeuge und/oder Motormodelle verwendet werden kann. Ausgehend
von einer im wesentlichen flachen Form des Gehäuses, welche relativ flach,
jedoch in der Länge
und Breite vergrößert ausgestaltet
ist, kann darüber
hinaus der Filtereinsatz an den „Tot"-Punkten des Motorraums angeordnet bzw.
lokalisiert sein, welche normalerweise von den Verbindungsrohren nicht
erreicht werden können.
Bei der Verwendung deckt das Gehäuse,
welches hauptsächlich
leer ist, daher den Zylinderkopf des Motors ab, wobei dieses zwischen
dem Motor und der Motorhaube angeordnet ist und ferner einen schalldämmenden
Effekt aufweist, was durch die Bereitstellung des Gehäuses der
Filtervorrichtung mit einem schalldämmenden Element gesteigert
werden kann, welches mit dem Gehäuse
integriert eingepaßt
ist oder in einem Stück mit
d em Gehäuse
ausgebildet ist. Schließlich
definiert das große
innere Volumen der Leitungen, welche die Aussparung des Filtereinsatzes
mit dem Lufteinlaß und
dem Luftauslaß verbinden,
und in welchen die Abtrennungen bzw. Trennwände das innere Volumen des
Gehäuses,
welches nicht von dem Filtereinsatz belegt ist, unterteilen, eine
Resonanz, welche an sich dazu fähig
ist, das Einlaßgeräusch bzw.
Ansauggeräusch
des Motors zu reduzieren; und wobei der Effekt ferner durch die
Installierung von spezifischen Vorrichtungen (beispielsweise einem
Helmholtz Resonator) innerhalb der Leitungen gesteigert werden kann,
d.h. ohne Klappern des Motorraums des Fahrzeugs.
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Die
Erfindung betrifft ebenso einen austauschbaren Filtereinsatz, welcher
speziell für
die Verwendung in der Filtervorrichtung gemäß der Erfindung ausgestaltet
ist, wie gemäß Anspruch
9 beansprucht ist.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche nicht einschränkend anzusehen ist, wird nun
rein beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 eine
Explosionsdarstellung als perspektivische Ansicht einer bevorzugten
Ausführungsform
der Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Die 2 und 3 zeigen
zwei Seitenabschnitte entlang der Linien II–II und III–III von 1 der
Filtervorrichtung.
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Das
Bezugszeichen 1 in den 1 bis 3 bezeichnet
eine Filtervorrichtung zum Filtern von Luft (Verbrennungsluft) e
iner bekannten inneren Verbrennungskraftmaschine 2 für ein Fahrzeug
(wobei lediglich ein Ausschnitt eines Abschnitts des Zylinderkopfs
aus Gründen
der Vereinfachung in 1 gezeigt ist).
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Die
Vorrichtung 1 umfaßt
ein Gehäuse 4;
einen Filtereinsatz 3, welcher in fluiddichter Art und Weise
innerhalb einer Aussparung 5 in dem Gehäuse 4 untergebracht
ist; und einen Lufteinlaß 6 sowie
einen Luftauslaß 7,
welche in einem Stück
mit dem Gehäuse 4 ausgewählt sind,
und zwischen welchen der Filtereinsatz 3 hydraulisch in
Serie dazwischengeschaltet ist bzw. dazwischen angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung
belegt die Aussparung bzw. der Sitz 5, in welchem der Filtereinsatz 3 untergebracht
ist, lediglich einen relativ kleinen Teil des inneren Volumens des
Gehäuses 4;
und wobei das Gehäuse 4 im
Inneren Abtrennungen bzw. Trennwände 10, 11 aufweist,
die in dem Rest (der größere Teil) des
inneren Volumens des Gehäuses 4 entsprechende
Leitungen 16, 17 definieren, die wiederum hydraulisch
bzw. mittels der Luftströmung
in Serie mit der Aussparung 5 bzw. mit dem Lufteinlaß 6 und
dem Luftauslaß 7 verbunden
sind. Die Leitungen 16, 17, welche den freien
Teil des inneren Volumens des Gehäuses 4 definieren
(d.h. den Teil, welcher von dem Filtereinsatz 3 nicht belegt
wird), wirken somit als hydraulische Verbindungselemente zwischen
der Aussparung 5 und dem Einlaß 6 bzw. Auslaß 7,
so daß die
Luft im Inneren des Gehäuses 4 zwischen
dem Einlaß 6 und
dem Auslaß 7 sowie
zu und von der Aussparung 5 geleitet wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung zusammen mit der vorstehenden Charakteristik ist
sowohl der Einlaß 6 als
auch der Auslaß 7 an
einer ersten Seite 20 des Gehäuses 4 (1)
gegenüber einer
zweiten Seite 21 des Gehäuses 4 (2, 3)
ausgeformt, und wobei die Aussparung 5 angrenzend und parallel
zu der sowie entlang der gesamten Länge der Seite 21 ausgebildet
ist. In den 2 und 3 ist die
Seite 20 nicht gezeigt, in welchen das Gehäuse 4 nahe
der Aussparung 5 als Schnitt dargestellt ist.
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Die
Filtervorrichtung 1 gemäß der Erfindung umfaßt ebenso
Luftrohrleitungen 26, 27 (1), welche
in einer bekannten Art und Weise lösbar jeweils an der Seite 20 des
Gehäuses 4 mit
dem Lufteinlaß 6 bzw.
dem Luftauslaß 7 des
Gehäuses 4 verbunden werden
können,
welche dementsprechend in Form von kurzen Hülsen von der Seite 20 des
Gehäuses 4 hervorragen.
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Zur
Vervollständigung
des beschriebenen Layouts umfaßt
die Filtervorrichtung 1 vorzugsweise ebenso eine rohrförmige Verbindungshülse 28,
welche mit dem Äußeren des
Gehäuses 4 integriert
anpaßbar
ist. Bei der nicht beschränkenden,
gezeigten Ausführungsform
ist der Luftauslaß 7 in
einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse des Lufteinlasses 6 ausgerichtet;
und wobei die Verbindungshülse 28 T-förmig ausgebildet
ist und einen rohrförmigen,
radial hervorstehenden, seitlichen Abzweig 29 aufweist,
der an dem freien Ende geöffnet ist
und rechtwinklig zu dem Luftauslaß 7 vorgesehen ist
(wobei jedoch dessen Achse im wesentlichen in einer anderen Ebene
als derjenigen der Achse des Einlasses 6 liegt), und wobei
eine lösbare
Kappe 30 vorgesehen ist, welche bei einer bevorzugten Ausführungsform
in einer flutdichten Art und Weise entweder zu dem offenen Ende
des seitlichen Abzweigs 29 oder zu dem Ende (offensichtlich
geöffnet)
der Verbindungshülse 28 gegenüber dem
Ende eingepaßt
sein kann, welches mit dem Auslaß 7 verbunden ist,
so daß jedes
Ende geschlossen ist.
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Das
Rohr 27 kann somit wie gewünscht entweder direkt mit dem
offenen Ende der Verbindungshülse 28 (wobei
der seitliche Abzweig 29 durch die Kappe 30 abgedichtet
ist) oder mit dem offenen Ende des seitlichen Abzweigs 29 durch
Entfernen der Kappe 30 verbunden werden, und wobei diese
zum Verschließen
des offenen Endes der Verbindungshülse 28 verwendet wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist das Gehäuse 4 relativ flach,
wobei es jedoch hinsichtlich der Länge und der Breite groß dimensioniert
ist, so daß es
im wesentlichen flach und groß genug
ist, um bei der Verwendung im wesentlichen den gesamten Zylinderkopf
des Motors 2 abzudecken; und wobei eine Bodenfläche 40 des
Gehäuses 4,
welche dem Zylinderkopf des Motors 2 bei der Verwendung
zugewandt ist, ein integriertes Pufferelement 41 aus einem
schalldämmenden
Material aufweist und mit dem Gehäuse 4 lösbar oder
nicht lösbar
fixiert ist.
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Beispielsweise
ist das Pufferelement bzw. das Kissen 41 aus einem synthetischen
Kunststoffschaummaterial hergestellt, möglicherweise mit einem mineralischen
Füller
mit hoher Dichte (beispielsweise Bariumsulfat), und wobei dieses
entweder integriert mit dem Gehäuse 4 fixiert
ist, das ebenso aus einem synthetischen Kunststoffmaterial durch
Heißversiegeln
oder Ultraschallschweißen
hergestellt ist, oder in einem Stück mit dem Gehäuse 4 ausgebildet ist,
beispielsweise gemeinsam ausgeformt oder zusammen vergossen ist.
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Aufgrund
der großen
flachen Dimensionen, welche einen herkömmlichen Zusammenbau mit dem
Motor 2 schwierig erscheinen lassen können, ist das Gehäuse 4 gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung mit Schnellbefestigungseinrichtungen
versehen, wie als Ganzes durch das Bezugszeichen 45 in 1 angezeigt
(und wobei lediglich eine Vorrichtung davon aus Gründen der
Einfachheit dargestellt ist), um den Zusammenbau mit dem Motor 2 zu
bewerkstelligen.
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Die
Vorrichtungen 45 umfassen jeweils einen hohlen Sitz 46 (beispielsweise
einen Sitz 46a, welcher durch einen angegossenen Sitz ausgeformt
ist, der von d em Gehäuse 4 hervorsteht,
oder einen hohlen Sitz 46b an einem Abschnitt des Gehäuses 4),
in welchem eine entsprechende verformbare Hülse 47 aus einem elastomeren
Material integriert untergebracht ist; sowie einen Bolzen 48,
welcher möglicherweise
ein vergrößertes Ende
aufweist, das mit dem Zylinderkopf des Motors 2 (oder wenn
es erforderlich ist, mit dem Fahrzeugfahrwerk) an dem gegenüberliegenden
Ende zu dem vergrößerten Ende
(wenn dies vorliegt) integriert eingepaßt ist.
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Die
Vorrichtung 1 kann somit automatisch durch die Positionierung
des Gehäuses 4 zusammen mit
dem Filtereinsatz 3 über
den Zylinderkopf des Motors 2 zusammengebaut werden, und
wobei dieses lediglich in die Position gedrückt werden muß, so daß die Bolzen 48,
welche zuvor positioniert worden sind, ins Innere der Sitze 46 einklicken,
wobei die Hülsen 47 dazwischen
angeordnet sind, welche elastisch verformbar sind und zusätzlich zur
Bereitstellung eines Zusammenbaus mittels Einklinken bzw. Klicken
ebenso jegliche Herstellungstoleranzen kompensieren und im Gebrauch
jegliche Vibrationen von dem Motor 2 zu dem Gehäuse 4 absorbieren
und somit dazu beitragen, daß größtenteils
das Laufgeräusch
reduziert wird.
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Genauer
gesagt umfaßt
das Gehäuse 4 ein erstes
topfförmiges
Bodenelement 50 mit einem Sitz bzw. einer Aussparung 5 und
Trennwände 10,
11 im Inneren; sowie ein zweites topfförmiges oberes Element 51,
welches flacher als das Element 50 ist und integriert an
dieses einpaßbar
ist, wobei dessen Hohlraum demjenigen des Elements 50 zugewandt ist.
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Das
topfförmige
Element 51 weist eine erste Durchgangsöffnung 53, welche
der Aussparung 5 entspricht und im wesentlichen die gleichen
Dimensionen hinsichtlich der Ebene aufweist; sowie eine zweite Durchgangsöffnung 54 (1 und 3)
entlang eines Abschnitts der ersten Durchgangsöffnung 53 an der gegenüberliegenden
Seite von Seite 21 des Gehäuses 4 auf. Das Gehäuse 4 wird
mit einem Deckel 55 vervollständigt, welcher entfernbar und
in fluiddichter Art und Weise einpaßbar ist, um beide Durchgangsöffnungen 53 und 54 zu
schließen,
welcher beispielsweise mit einer oberen Fläche des Elements 51 mittels
Schrauben 56 oder anderen bekannten Einrichtungen (beispielsweise
Clips) integriert einpaßbar
ist.
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Der
Filtereinsatz 3 (schematisch lediglich in den 2 und 3 dargestellt)
umfaßt
(1) ein bekanntes Filterelement 60 (beispielsweise
aus behandeltem gefaltetem Papier hergestellt); sowie einen stützenden
Rand 61 bzw. zur Lagerung vorgesehenen Rand 61,
der aus einem elastomeren Material hergestellt ist und das Filterelement 60 stützt bzw.
lagert. Der Rand 61 ist derart ausgeformt, daß ein erster
Strömungshohlraum
für ein
Fluid zur Filtrierung im Inneren definiert wird (in diesem Fall
die Luft, welche entlang der Leitung 16 von dem Einlaß 6 strömt), und in
welchem das Filterelement 60 untergebracht ist sowie derart
ausgeformt ist, daß dieser
mit der Durchgangsöffnung 53 übereinstimmt.
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Der
Rand 61 ist seitlich mit einem vorstehenden Rahmen 62 versehen,
der in einem Stück
mit dem Rand 61 sowie aus dem gleichen Material ausgebildet
ist, und wobei dieser derart ausgeformt ist, daß ein zweiter Strömungshohlraum
für das
Fluid definiert wird – in
diesem Fall die Luft, weiche in Richtung des Auslasses 7 und
relativ zu der Leitung 17 im Inneren des Gehäuses 4 strömt – welcher
sich entlang lediglich eines Abschnitts des ersten Hohlraums erstreckt.
Der zweite Hohlraum, welcher durch den Rahmen 62 definiert
wird, ist wiederum derart ausgeformt, daß er der Durchgangsöffnung 54 entspricht. Der
Rand 61 zusammen mit dem hervorstehenden Rahmen 62 wird
somit bei der Verwendung zwischen dem Deckel 55 und der äußeren (oberen)
Fläche
des topfförmigen
Elements 51 gefaßt
bzw. eingeklemmt, um als Umfangsdichtung bzw. periphere Dichtung
für die Öffnungen 53, 54 zu
dienen.