DE3224128A1 - Druckstroemfilter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Druckstroemfilter und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Durchströmfilter
für Kraftwagen, insbesondere der Art mit getrennten Gehäuseteilen aus Metall und Kunststoff, sowie auf ein Verfahren
zu ihrer Herstellung.
Zusammengesetzte Druchströmfilter mit getrennten
Gehäuseteilen aus Kunststoff und Metall sind an sich bekannt. Zwei derartige Filter sind in der US-A-4 196 011
gezeigt. Im großen und ganzen weisen diese Filter ein erstes Gehäuseteil aus gegossenem Kunststoff und ein zweites,
daran anliegendes Gehäuseteil aus Blech auf dessen Rand über eine Lippe des Kunststoff-Gehäuseteils gebördelt ist, so
daß zwischen den beiden Gehäuseteilen ein Flüssigkeitsraum gebildet wird, in welchem ein Filtermedium sitzt.
Solche Durchströmfilter stellen eine Massenware dar. Dabei kommen Risse in den Seitenwandungen des Kunststoff-Gehäuseteils
vor, die nach Ansicht der Anmelderin auf seitlichen Kräften beruhen, die von der Bördelung bzw.
dem Umfalzen stammen. So gesehen stellt die zufriedenstellende, kontinuierliche Umbördelung bzw. Falzung des
Blechs und des Kunststoff-Gehäuseteils ein Problem dar.
Die Ansammlung von Flanschmaterial des Blechs an den Gehäuseecken während der Umbördelung bzw. Falzung und restliche
Biegespannungen im Kunststoffgehäuseteil infolge der Bördelung können zu einer Verspannung der Kunststoffgehäusetei-Ie,
zu einem Verlust der effektiven Abdichtung in der Falzverbindung und/oder zu einem Bruch des Kunststoffteils
führen.
Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Durchströmfilter der beschriebenen Art zu schaffen, bei der die beschriebenen
Nachteile nicht auftreten. Bei dem erfindungsgemäßen Durchströmfilter werden seitliche Kräfte auf das
Kunststoffteil des Filters im wesentlichen vermieden, und es wird an dem Filterrand über eine längere Betriebszeit
eine zuverlässige Abdichtung erzielt. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
-.·-_&-■
der Richtung des Gehäuseunterteils 24. Der Wulst 56 hat eine gewölbte Oberfläche 54, die vorzugsweise im Querschnitt
halbkreisförmig mit vorbestimmtem Krümmungsradius
ist, nämlich vorzugsweise die doppelte Dicke des Flansch- · randes 44.
Das Gehäuseunterteil 24, welches in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 schüsselartig entgegen der
Höhlung des Gehäusedeckels 22 ausgebildet ist, weist eine durchlaufende Seitenwand 48 auf, welche in einen umlau-■J.Q
fenden, vorspringenden Rand weitergeführt ist. Der vorspringende Rand setzt sich in einem Flansch 52 fort, der
über die gewölbte Oberfläche 54 des Wulstes 56 deformiert ist und dabei im abdichtenden Eingriff steht, so daß die
Ränder der gefalteten Abschnitte des Filtermediums 26 zwi- IQ sehen dem vorspringenden Rand 50 und dem Randflansch 44
eingefaßt sind. In der speziellen Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 sind sich gegenüberstehende, rippenartige
Vorsprünge 58 und 60 an den Teilen des Randflansches 44 und des vorspringenden Randes 50 vorgesehen, welche die
Ränder des Filtermediums 26 fassen und damit besser zurückhalten.
Das bevorzugte Verfahren zur kontinuierlichen und fortschreitenden Verformung des Flansches 52 über den
Wulst 54 gemäß Erfindung ist in den Fig. 5 bis 8 dargestellt. Zunächst (Fig. 5) erstreckt sich der Flansch 52
von dem Gehäuseunterteil 24 senkrecht zur Ebene des vorstehenden Randes 50. Bei der Spritzgießherstellung des
Wulstes 56 ist darauf geachtet worden, daß die gewölbte Oberfläche 54 überall den gleichen Krümmungsradius hat.
Das Gehäuseunterteil 24 wird auf eine gerätefeste Matritze mit einem durchlaufenden Matritzenabschnitt 62 gelegt,
welcher den vorstehenden Rand 50 stützt. Der Gehäusedockel
22 wird über das Gehäuseunterteil 24 so gelegt, daß der Randflansch 44 über den vorstehenden Rand 50, also
innerhalb des Flansches 52, zu liegen kommt, wobei die Ecken des gefalteten Filtermediums 26 zwischen dem Randflansch
44 und dem vorstehenden Rand 50 angeordnet sind, wie in Fig. 5 dargestellt. Durch eine nicht dargestellte
Feder wird der Deckel 22 belastet; um das Filtermedium
26 auf etwa die Hälfte der ursprünglichen Dicke zusammenzupressen. Ein Preßwerkzeug 64 senkt sich dann in Richtung
auf die Matritze 62 entsprechend den in Fig. 5 bis 8 aufeinander folgenden Zuständen. Im Maße, wie das Werkzeug
64 nach unten gelangt, wird die gesamte freie Kante des Flansches 52 progressiv an einer bogenförmigen Oberfläche
66 umgebogen oder gebördelt, und zwar um das Werkstück herum. Noch vor dem Aufsitzen auf die gewölbte Oberfläche
J.0 54 des Wulstes 56 ist der Flansch 52 vollkommen durch
das Werkzeug 64 vorgeformt und nimmt einen Krümmungsradius ein, der dem des Wulstes 56 entspricht. Daraufhin
sitzt der Flansch 52. auf, wie in Fig. 8 dargestellt.
Gemäß einem kritischen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darauf hingewiesen, daß der Wulst
56 nicht als ein Amboß oder eine Formmatritze zur Deformation des Flansches 52 wirkt. Im Gegenteil, der Flansch
ist vollkommen vorgeformt durch die Werkzeugoberfläche 66 und kommt erst in dem letzten Stadium der Flanschdeformierung
(Fig. 8) mit dem Wulst 56 in Berührung, wobei die auf den Wulst 56 ausgeübten Kräfte in Bewegungsrichtung
des Werkzeugs 64 sind. Der Wulst 56 hat im wesentlichen die gleiche Wölbungsausbildung, die der Flansch 52 während
seiner Bördelung annimmt, so daß das Ende des Metallflansches 52 daran gehindert ist, in den Kunststoffwulst 56
oder den Randflansch 44 einzudringen und dabei eine seitliche Kraft auf den Wulst oder den Randflansch 44 auszuüben.
Unter einer seitlichen Kraft wird dabei eine Kraft parallel zum Randflansch 44 bzw. zum vorstehenden Rand
50 in Richtung nach innen des Deckels 22 , d.h. nach links in Fig. 5, verstanden. Diese Vermeidung von seitlichen
Kräften auf den Kunststoffdeckel 22 kontrastiert zur
Falz- bzw. Bördelungstechnik, wie es in Fig. 9 bis 12 des Standes der Technik dargestellt ist. Korrespondierende
Elemente wurden dabei mit einem Index a versehen. Eine Kante des Flansches 52a kommt dabei bei einem mittleren
Stadium der Falz- oder Bördeloperation (Fig. 11) zur Anlage auf den Randflansch 44a, gräbt sich darin ein und
-ΙΟ-
deformiert den Deckel 22a, wie aus dem Vergleich der Zustände in Fig. 11 und 12 hervorgeht. Die Deckelwandung
46a steht somit unter bleibenden Biegespannungen in seitlicher Richtung (mit Bezug auf die Zeichnung), während
' und nachfolgend der Beendigung der Falzung bzw. Bordelung.
Diese bleibenden Biegespannungen können zum Bruch des Deckels und Verlust der Filterwirkung des Filters führen,
wenn dieser unter hohen Temperaturen und unter Erschütterungen betrieben wird, wie dies in Kraftfahrzeugen der
FaJl ist.
Beim Zusammenbau gemäß Erfindung, wie in den Fig. 5 bis 8 dargestellt, sind der Wulst 56 und der Teil
des Randflansches 44 unmittelbar unterhalb des Wulstes 56 nur verbleibenden Druckspannungen unterworfen, die dazu
beitragen, die Abdichtung zwischen Flansch 52 und Wulst 56 aufrechtzuerhalten und die Kanten des Filtermediums
56 an richtiger Stelle zu halten. Die Seitenwand 56 des Deckels 22 ist im wesentlichen frei von seitlichen Kräften*
oder bleibenden Biegespannungen der für den Stand der Technik charakteristischen Art. Die Deformation des Flanschs
52 zur Anlage am Wulst 56 gemäß Erfindung führt im übrigen zur Herabsetzung der Anhäufungstendenz des Flanschmaterials
an den Ecken des Filterrandes, und zwar wegen der wirksamen Verringerung des Kurvenradius und reduziert so
die Wahrscheinlichkeit eines möglichen Dichtungsverlustes zwischen Flansch und Flanschrand. An den geraden Abschnitten
der Falz 42 zwischen den kurvenförmigen Ecken des Filters erwies sich der Falz gemäß Erfindung als stärker gegenüber
dem Stand der Technik, und zwar darin, daß eine größere Kraft erforderlich ist, um die Kanten des Filtermediums 26 zwischen Randflansch 44 und vorstehendem
Flansch 50 herauszuziehen.
Die Falzung oder Bördelung gemäß den aufeinanderfolgenden
Zuständen in Fig. 5 bis 8 wird vorzugsweise in einer kontinuierlichen Operation ausgeführt, und zwar
gleichzeitig um den ganzen Rand des Filters herum. Die Krümmungsradien der Werkzeugoberfläche 66 und des Wulstes
56 liegen auf Mittelpunkten, die während des Formschritts
. vertikal zueinander ausgerichtet sind, so daß nachfolgend dem anfänglichen Kontakt des Flansches 52 mit der Oberfläche
54 des Wulstes 56 die weitere vertikale Bewegung des Werkzeuges 54 zu einer Gleitbewegung der Flanschkante
5. entlang der gebogenen Oberfläche führt, jedoch keine seitliche Bewegung zwischen dem Metall und dem Kunststoffteil
stattfindet, sondern lediglich der Wulst 56 und die Kanten des Filtermaterials 26 zusammengepreßt werden.
Die Kerstellungstoleranzen des Deckels 22 sind vorzugsweise so getroffen, daß in der Situation gemäß Fig.
5 bis 8, worin die Radien der Oberflächen 66, 54 übereinander ausgerichtet sind, eine nominale, maximale Abmessung
diametral durch das Filter (Fig. 1) darstellt. Bei einer minimalen, nominalen Abmessung, worin der Wulst 56 leicht
nach links in Fig. 5 bis 8 verschoben ist, dient die Ausführung der Falzoperation dazu, den Deckel mit Bezug auf
das Gehäuseunterteil zu zentrieren, wobei die Wand 46 eine Spannung nach außen oder rechts in Fig. 5 bis 8 erhält.
Diese Spannungen sind aber viel geringer als die beim Stand der Technik angetroffenen Spannungen. Bei gleichen
Herstellungstoleranzen der Teile wurden bei der Erfindung nur 0,12 bis 0,25 mm seitliche Bewegung festgestellt, während
beim Stand der Technik bis 1,77 mm seitliche Verschiebung festgestellt wurde.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Flansch 52 eine natürliche Tendenz zur Annahme der gewölbten Form
aufweisen würde, wenn das Werkzeug 54 mit der gebogenen Oberfläche 66 in Fig. 5 bis 8 durch das Werkzeug 64 a in
Fig. 9 bis 12 ersetzt werden würde, welches eine ebene Formungsfläche 66a besitzt. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wurde zunächst ein Werkzeug 64a der in den Fig. 8 bis 12 gezeigten Art verwendet. Es wurde
jedoch herausgefunden, daß die Liefertoleranzen von Blech
derart sind, daß die vertikale Mittellinie des Flanschwölbungsradius
dabei unkontrolliert bleibt, so daß die wünschenswerteste Passung zwischen dem vorgebogenen
Flansch und der Wulstoberfläche unsicher bliebe. (Das Blech biegt sich nicht überall gleichmäßig.) Die Verwen-
dung der gewölbten Fläche 66 im Werkzeug 54 gemäß Fig.
5 bis 8 stellt jedoch sicher, daß ein vorbestimmter Bördelungsradius
eingehalten wird, unabhängig von Dickenschwankungen des Blechs.
In Fig. 13 und 14 ist eine Ausführungsform 70
des Durchströmfilters gezeigt, wie in US-A 4 136 011 gezeigt, jedoch modifiziert mit dem verbesserten Randfalz
42b gemäß Erfindung. Dabei weist das Filter 70 ein Gehäuseunterteil 24b aus Blech mit einem vorstehenden Rand 50b
und einem Flansch 50b auf, die einstückig ineinander übergehen. Ein Filtermedium 26b aus gewebtem Polyestersiebmaterial
(beispielsweise) ist in einen Rahmen 72 aus glasfaserverstärktem
Kunststoff eingebettet. Der Rahmen 72 weist einen Randflansch 44b mit daran angegossenem Wulst
56b auf, über welchen der Flansch 52b deformiert wird, wie zuvor beschrieben. Mit der Ausnahme des Falzes 42b
ist das Filter 70 identisch zu dem in der angegebenen US-Patentschrift
und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden.
" Es versteht sich, daß der verbesserte Falz zwischen
den Metall- und Kunststoffgehäuseteilen des Durchströmfilters gemäß Erfindung auch in anderen Filterausbildungen
angewendet werden kann, die nicht in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung wird als brauchbar
bei jeder Durchströmfilterkonstruktion angesehen, wenn das Filtergehäuse oder die Trägerstruktur des Filtermediums
aus zueinander unähnlichen Materialien besteht, beispielsweise aus Metall und Kunststoff, wobei eine Kante
des Metalls deformiert bzw. über eine entsprechende Kante des Kunststoffmaterials gefalzt werden muß.
FIG.5 FIG.6
se
FIG.7 FIG.8
FIG.9
46a
FI6.I0
FIG.II
FIG.I4 S€S
^46</'
Claims (10)
1. Durchströmfilter mit einem ersten Kunststoff-Gehäuseteil,
einem zweiten Blech-Gehäuseteil, mit Einrichtungen am Rand des ersten und zweiten Gehäuseteils
zu deren Befestigung, so daß ein Innenraum für die durchströmende Flüssigkeit gebildet wird, und mit Filtereinrichtungen,
die von den Gehäuseteilen gehalten werden, und zur Filterung von Flüssigkeit während des Durchströmens
des Innenraums,
dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungseinrichtung an den Rändern (44, 50) des ersten und zweiten Gehäuseteils (22, 24) einen Wulst (56) aufweist, der sich einstückig um den gesamten Rand des ersten Gehäuseteils (22) erstreckt, daß der Wulst (56) eine gewölbte Oberfläche (54) besitzt, die weg von dem zweiten Gehäuseteil (24) gerichtet ist,und daß ein Flansch (52) sich einstückig von dem zweiten Gehäuseteil (24) über die gewölbte Oberfläche (24) gänzlich um die Ränder (44, 50) des ersten und zweiten Gehäuseteils (22, 24) erstreckt und den Wulst (56) abdichtend faßt.
dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungseinrichtung an den Rändern (44, 50) des ersten und zweiten Gehäuseteils (22, 24) einen Wulst (56) aufweist, der sich einstückig um den gesamten Rand des ersten Gehäuseteils (22) erstreckt, daß der Wulst (56) eine gewölbte Oberfläche (54) besitzt, die weg von dem zweiten Gehäuseteil (24) gerichtet ist,und daß ein Flansch (52) sich einstückig von dem zweiten Gehäuseteil (24) über die gewölbte Oberfläche (24) gänzlich um die Ränder (44, 50) des ersten und zweiten Gehäuseteils (22, 24) erstreckt und den Wulst (56) abdichtend faßt.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (22)
einstückig eine Lippe oder einen Flansch (44) auf v/eist, der sich kontinuierlich um den Rand des ersten Gehäuse-München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing.
Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
teils in einer Ebene erstreckt und daß der Wulst (56) aus dieser Ebene hervorragt.
3. Filter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuseteil (24) einen randständigen Flansch (50) aufweist und daß der umgreifende
Flansch (52) sich von diesem randständigen Flansch (50) erstreckt und den lippenartigen Flansch (44)
und den Wulst (56) gegen den randständigen Flansch (50) drückt und faßt.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung ein getrenntes Blatt aus Filtermedium aufweist, welches zwischen dem lippenförmigen Flansch (44) und dem randständigen Flansch (50) abdichtend gefaßt ist.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung ein getrenntes Blatt aus Filtermedium aufweist, welches zwischen dem lippenförmigen Flansch (44) und dem randständigen Flansch (50) abdichtend gefaßt ist.
5. Filter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Gehäuseteil
gegossen ist und eine umlaufende Wand (46) aufweist, von welcher der lippenförmige Flansch (44) im großen und gan-zen
senkrecht absteht, und daß diese Wand (46) im wesentliehen
ohne bleibende Spannungen nach dem Zusammenbau des Filters ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Durchströmfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei ein Metallblech-Gehäuseteil mit seinem einstückigen Randflansch über einen peripheren, lippenförmigen Rand
eines Kunststoff-Gehauseteils gefalzt oder gebördelt wird,
und zwar um den gesamten Rand des jeweiligen Gehäuseteils herum,
dadurch gekennzeichnet , daß bei der Herstellung des Kunststoff-Gehäuseteils ein
umlaufender Wulst (56) an dem lippenförmigen Flansch (44) angeformt wird und daß die Falzung oder Bördelung des
Blechflanschs (52) über den lippenförmigen Rand (44) den
Schritt der Deformation des Metallflansches (52) auf den Wulst (56) gänzlich um die Ränder der Gehäuseteile einschließt
und im Hinblick auf abdichtende Fassung des Wulstes (56) ausgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
■-3=-
wobei der Wulst eine gewölbte Oberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Metallflansches
(52) den Schritt der Vorbördelung des Flanschs in einer kontinuierlichen, progressiven Formoperation einschließt,
um einen Krümmungsradius beim Eingriff auf den Wulst (56) zu erhalten, der im wesentlichen gleich dem
Krümmungsradius der gewölbten Oberfläche (54) ist, und daß die auf den Wulst (56) durch den Metallflansch (52)
ausgeübten Kräfte' im wesentlichen senkrecht zur Ebene des lippenförmigen Randes (44) stehen.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbördelung des Metallflanschs (52) durch fortschreitenden Druck einer gewölbten
Formoberfläche (66) gegen den freien Rand des Metallflansche (52) durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bördelung durch radiale Einwärtsbiegung des Metallflanschs (52) durch kontinuierliche
Anlage einer axial gerichteten Werkzeugkraft in der Weise erzeugt wird, daß das gebogene Metallflanschteil
(52) in Umfangsrichtung entlang der gewölbten Oberfläche
(54) des Wulstes (56) gleitet und eine Dichtung zwischen dem Kunststoff-Gehäuseteil und dem Blech-Gehäuseteil erzeugt
.
10. Werkzeug zur Herstellung eines Ducchströmfilters
nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß·ein erstes, stempelartiges
Gehäuseteil (64) mit einer ringförmigen, konkaven Oberfläche
(66) vorgesehen ist, die im wesentlichen komplementär zum Wulst (56) des Kunststoff-Gehäuseteils (22) ausgebildet
ist und daß ein Matritzen-artiges Gehäuseteil (62) zur Auflage des lippenförmigen und randständigen Flanschs
(44, 50) der Gehäuseteile (22, 24) vorgesehen ist und daß das erste und zweite Werkzeugteil (64, 62) in der Weise
gegeneinander verschiebbar sind, daß der Metallflansch (52) des Blech-Gehäuseteils in eine Wölbung deformiert
wird, bis die Anlage an dem Wulst (56) entlang einer gewölbten Oberfläche (54) erfolgt und daß schließlich der
verformte Blechflansch (52) entlang dem gewölbten Wulst (54 ) gleitet und Kunststoff-Gehäuseteil gegen Blech-Gehäuseteil
abdichtet.
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