DE60132559T3

DE60132559T3 - Luftfilterelement mit einem integrierten Radialdichtring

Info

Publication number: DE60132559T3
Application number: DE60132559.1T
Authority: DE
Inventors: Brian T. Ehrenberg
Original assignee: Baldwin Filters Inc
Current assignee: Baldwin Filters Inc
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: EP1258278B1; EP1889648A3; EP3097968A2; CA2357071A1; DE60132559D1; EP3097968B1; KR20020088047A; ZA200107584B; EP1258278A2; EP1889648A2; DE60132559T2; US6447567B1; CA2357071C; EP3097968A3; ES2301517T3; EP1258278A3; HK1112435A1; EP1889648B1; AU753090B1; KR100490696B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Luftfilter und betrifft insbesondere ein verbessertes Luftfilter, welches eine angeformte Radialdichtung bereitstellt.
Hintergrund der Erfindung
Gefaltete oder plissierte Papierfilterelemente kommen in Fernverkehrs-Lastkraftwagen sowie in landwirtschaftlichen, automobilen und Off-Highway-Anwendungen zum Einsatz, um zu verhindern, dass mit der eintretenden Zuluft Schmutz und Staub in den Motor eindringen. Bei einer weit verbreiteten Art von Luftfilterelementen ist eine Radialdichtung bereitgestellt, üblicherweise an der Innenseite des offenen Endes des Filters, welche an einem Rohr oder an einer Leitung, über die dem Motor Luft zugeführt wird, dicht angreift. In den meisten Fällen wird die Luft in einer von außen nach innen gerichteten Richtung in das Gehäuse hinein und durch das Luftreinigungselement hindurch gesaugt. Verunreinigungen in dem Luftstrom werden bei Durchströmung des gefalteten Papiermediums, dessen Enden auf der einen Seite in einer geschlossenen geformten Endkappe und auf der anderen Seite in einer offenen geformten Endkappe gekapselt sind, entfernt. Auf der Seite der offenen Endkappe wird die Abdichtung hergestellt durch Zusammendrücken oder Dehnen einer nach innen gerichteten Radialdichtung aus einem gummiartigen Material um die nach außen gewandte Oberfläche eines zylindrisch ausgestalteten Auslassglieds des Gehäuses herum.
US-Patent No. 4,720,292 offenbart ein Luftfilterelement, bei welchem beide Endkappen geformt sind. An der offenen geformten Endkappe ist das Radialdichtungsfilter durch das weiche, gummiartige Material bereitgestellt, welches die Endkappe bildet. Der Dichtungsbereich selbst stützt sich an der Innenauskleidung des Mediumpakets ab. Ein Vorteil des Filterelements soll darin bestehen, dass das Radialdichtungselement an der Innenauskleidung abgestützt ist und dass die an der Innenauskleidung wirkenden Kräfte (beispielsweise diejenigen, welche sich bei eingeschränktem Filterelement ergeben) bewirken, dass die Innenauskleidung nach innen abgelenkt und der Druck auf die Radialdichtung erhöht wird. Ein nach diesen Lehren konstruiertes Filterelement ist mit einigen Nachteilen behaftet und hat nicht zuletzt den Nachteil, dass die Dichtkraft der Radialdichtung direkt proportional zu den Kräften ist, welche durch die Innenauskleidung auf die Dichtung ausgeübt werden. Daher kann es unter Bedingungen, bei denen das Filter zugesetzt ist und welche die Innenauskleidung verformen können, dazu kommen, dass ungleichmäßige Kräfte auf die Dichtung verursacht werden. Ferner ist das Filter auf der Seite der geschlossenen Endkappe schwach. Die Urethan-Vergussmasse, aus welcher die Endkappe hergestellt ist, kann tendenziell stark ausgelenkt werden, wenn sie relativ hohen Druckunterschieden ausgesetzt wird.
U.S. Patent No. 5,484,466 zeigt ein weiteres Luftfilter mit einer Radialdichtung. Die Radialdichtung in dem Patent '466 ist ein separat gebildetes Nitril-Element mit einem Bereich, welcher in der gebildeten Endkappe eingekapselt ist. Das Dichtungselement selbst ist zwar von der gebildeten Endkappe getragen, ist aber als ein separates Element ausgebildet und stellt eine unabhängige Radialdichtung bereit. Die in dem Patent '466 dargestellte Struktur ist jedoch mit dem Problem behaftet, dass sie aufgrund des separat gebildeten Dichtungsglieds etwas höher in den Kosten ist als andere Filterelemente. Ferner führt die Struktur zu einem Filter, welches etwas schwerer im Gewicht und höher in den Kosten ist.
U.S. Patent No 5,954,849 offenbart ein Filterelement mit einem ersten und einem zweiten Ende, einer Erstreckung eines Filtermediums, einer äußeren Auskleidung, einer inneren Auskleidung und einem Dichtring. Die erste Endkappe besteht im Wesentlichen aus einem Schaumpolyurethan mit einer Formdichte von ungefähr 14 bis 22 Pfund pro Kubikfuß. Der Dichtring erstreckt sich nur von der äußeren Oberfläche der ersten Endkappe nach außen. Der Dichtring ist ein geformter Teil der ersten Endkappe und ist im Wesentlichen aus Schaumpolyurethan mit einer Formdichte von ungefähr 14 bis 22 Pfund pro Kubikfuß gebildet. Der Dichtring weist eine axial gerichtete Oberkante, einen ersten sowie einen zweiten Seitenwandteil und eine Basis auf. Der erste Seitenwandteil und der zweite Seitenwandteil sind unmittelbar angrenzend an die Oberkante des Dichtrings und in einem Winkel bezüglich desselben angeordnet.
US 6,099,606 offenbart ein Filterelement.
US 5,547,480 offenbart ein Luftfilterelement mit einer radial gerichteten Dichtung.
US 5,071,456 stellt ein Luftfilter bereit, bei dem das Reinluftfilter gegenüber der Rohluftkammer mittels einer kostengünstigen Dichtung zuverlässig abgedichtet ist. Die Endplatte trägt eine Radialdichtung.
WO-A-9942719 offenbart ein Luftfilterelement, umfassend in Kombination ein röhrenförmiges Filtermedium mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine röhrenförmige innere und äußere Auskleidung, welche das Filtermedium stützt und ebenfalls ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das Filterelement umfasst: eine geschlossene Endkappe, welche von einem Formschaum-material gebildet ist, welches die ersten Enden der Auskleidungen und des Filtermediums einkapselt, einen Einsatzring aus einem im Wesentlichen steifen Kunststoffmaterial mit einem zylindrischen Flansch, welcher eine innere Oberfläche aufweist, die zum Abstützen einer Dichtung positioniert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines zylindrischen Luftfilters mit einer angeformten Radialdichtung, bei welchem die angeformte Dichtung gegenüber normalerweise auf die innere Auskleidung wirkenden Kräften im Wesentlichen isoliert ist.
Eine Aufgabe liegt in der Bereitstellung eines Radialdichtungs-Luftfilters, bei welchem die Radialdichtung gegenüber der inneren Auskleidung isoliert ist, das jedoch leichtgewichtiger und kostengünstiger ist als andere isolierte Ausführungen.
Eine weitere und detaillierte Aufgabe liegt in der Bereitstellung einer angeformten Radialdichtung in einem Luftfilter, welche bezüglich des Filtermediumpakets eng zentriert ist, aber eine Dichtkraft bereitstellt, die im Wesentlichen unabhängig von den Kräften ist, welche auf das Mediumpaket und dessen Auskleidung ausgeübt werden.
Eine resultierende Aufgabe liegt in der Bereitstellung eines Filters mit einer Radialdichtung, welche eine ausgezeichnete Dichtungsintegrität unter den niedrigsten und höchsten Temperaturextrema und unter Vibrationsbedingungen, wie sie üblicherweise auftreten, aufweist.
Diese Aufgaben werden durch ein Luftfilterelement gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung sowie anhand der beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, welche von der vorliegenden Schrift umfasst sind und Teil derselben bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

1 einen axialen Querschnitt durch eine Luftfiltereinheit, ausgestattet mit einem Filterelement, welches gemäß vorliegender Erfindung ausgebildet ist;
2 eine perspektivische Zeichnung eines gemäß vorliegender Erfindung ausgebildeten Filters;
3 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang der Linie 3-3 in 2 gesehen;
4 im vergrößerten Maßstab eine teilweise geschnitten dargestellte Ansicht des durch den Kreis 4 markierten Teils der 3;
5 eine perspektivische Ansicht, welche einen Einsatzring gemäß der Ausführungsform von 2 zeigt;
6 eine vergrößerte Schnittansicht des Einsatzrings, im Wesentlichen entlang der Linie 6-6 in 5 gesehen;
7 in schematischer Darstellung eine Form zum Formen der gedichteten offenen Endkappe des Filters von 2;
8 eine schematische Darstellung, welche die linke Hälfte der Form von 7 zeigt und Aspekte des Formvorgangs zum Formen der gedichteten Endkappe veranschaulicht; und
9 eine schematische Teildarstellung, welche einen Teil der geschlossenen Endkappe des Filters von 2 zeigt und in welcher der durch den Kreis 9 markierte Bereich der 3 vergrößert dargestellt ist.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit bestimmen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben; es ist jedoch nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu begrenzen. Vielmehr ist beabsichtigt, sämtliche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, welche in den Bereich der Erfindung fallen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen ist die Erfindung zum Zweck der Veranschaulichung in den Zeichnungen als von einem Luftfilterelement 20 umfasst dargestellt, welches insbesondere ausgebildet ist für den Einsatz in Motoren von Fernverkehrs-Lastwagen und landwirtschaftlichen Fahrzeugen. Die Luftfiltereinheit 20 umfasst eine äußere Schale 21 mit einem rohrförmigen Einlass 22 zum Beaufschlagen der Einheit mit ungefilterter Luft. Die Schale umfasst ferner eine Deckenwand 23 mit einer zentral angeordneten Auslassöffnung 24 zum Abgeben von gefilterter Luft an die Ansaugung des Motors. Unter der Deckenwand 24, an dieser gesichert, befindet sich eine Platte 25, welche mit einer zentral positionierten Hülse 26 ausgebildet ist, die sich ein kurzes Stück nach unten in die Schale 21 hinein erstreckt.
Der Boden der Schale 21 ist über eine selektiv entfernbare tellerförmige Abdeckung 27, welche eine Bodenwand 28 aufweist, geschlossen. Die Abdeckung ist über einen O-Ring 29 gegenüber dem unteren Ende der Schale gedichtet und kann von dem unteren Ende der Schale abgezogen werden, um Zugriff auf das Innere der Schale zu ermöglichen.
Innerhalb der Schale 21 ist ein Luftfilterelement 30 angeordnet, welches, wie auch aus 2 und 3 ersichtlich, von einem sogenannten Filtermediumpaket 32 gebildet ist, das von einer inneren Auskleidung 33 und einer äußeren Auskleidung 34 und einem sandwichartig dazwischenliegenden Rohr von Filtermedium 35 aufgebaut ist. Das untere Ende des Filters 30 ist mittels einer geschlossenen Endkappe 36 abgedichtet, bei der es sich, wie weiter unten beschrieben, um ein vergossenes Element handelt, welches das Filtermedium 35 und die Auskleidungen 33, 34 einkapselt. Das andere Ende des Filterelements 30 umfasst eine offene Endkappe in der Form eines ringförmigen Rings 38, welcher, wie die Endkappe 36, die Enden des Filtermediums 35 und der Auskleidungen 33, 34 einkapselt. Anders als die untere Endkappe weist die obere Endkappe jedoch eine Öffnung zum Aufnehmen eines Lufteinlasselementes auf, in dem vorliegenden Beispiel das Rohr 26. Bei der Umsetzung der Erfindung wird die Endkappe 38 mit einer elastischen Radialdichtung 40 ausgebildet, welche sich an einem von der Endkappe 38 getragenen Ring abstützt, aber gegenüber der inneren Auskleidung 33 relativ isoliert ist.
Die Struktur der Radialdichtung 40 und der offenen Endkappe 38 ist am besten unter gleichzeitiger Bezugnahme auf 3 und 4 erkennbar. Wie im Folgenden noch näher beschrieben, ist die offene Endkappe 38 von einem elastischen, gummiartigen Material gebildet, in der bevorzugten Ausführung aus einem Schaumpolyurethan, welches sich während der Aushärtung ausdehnt. Die Basis 41 eines im Wesentlichen steifen Einsatzrings 42 ist innerhalb des gummiartigen Materials eingebettet. Der Einsatzring 42 weist einen zylindrischen Flansch 43 auf, der von der Endkappe 38 vorsteht. Eine angeformte Dichtung 44, welche aus dem gleichen Material wie die Endkappe 38 gebildet und gleichzeitig mit der Endkappe 38 gebildet wird, ist an einer ersten Oberfläche 45 des Flansches 43 getragen. Eine zweite oder nach hinten gewandte Oberfläche 46 des zylindrischen Flansches 43 ist im Wesentlichen frei von dem die Endkappe 38 bildenden Urethanmaterial, so dass ein im Wesentlichen von Urethanmaterial freier Spalt 50 zwischen der Oberfläche 46 des zylindrischen Flansches und der inneren Auskleidung 33 vorhanden ist. Die relative Steifigkeit des geschlossenen Rings 42 und der Spalt 50 zwischen dem Ring und der Auskleidung dienen dazu, die Dichtung 44 gegenüber der inneren Auskleidung 33 zu isolieren; die Gründe hierfür werden im Folgenden erläutert.
Der Formvorgang, welcher die Endkappe 38 und die einheitliche Dichtung 44 bildet, wird weiter unten beschrieben. Für den Moment möge es genügen zu sagen, dass die so geformte Radialdichtung 44 aufgrund der Tatsache, dass sie an dem Einsatzring 42 getragen ist, und aufgrund der Tatsache, dass Maßnahmen getroffen sind, um sicherzustellen, dass der Einsatzring konzentrisch zu dem Filter ist, ebenfalls konzentrisch zu dem Filter ist. Durch den Spalt 50, der dabei hilft, den Einsatzring und dessen Dichtung gegenüber Kräften, welche auf die innere Auskleidung ausgeübt werden, im Wesentlich zu isolieren, wird - gekoppelt mit der relativen Steifigkeit des Rings - verhindert, dass Kräfte auf die innere Auskleidung, welche tendenziell zu einer Formveränderung derselben führen könnten, als eine variierende Kraft auf die Radialdichtung ausgeübt werden. Auf diese Weise hält die Dichtung 44 ihre Dichtwirkung unter Temperaturextrema und in Gegenwart von Vibrationen aufrecht, und zwar selbst dann, wenn die Last auf der inneren Auskleidung 33 versuchen sollte, ungleichmäßige Kräfte auszuüben. Der Ring 42 und insbesondere dessen Flansch 43 sind hierin als im Wesentlichen steif beschrieben. Hierunter seien Materialien, typischerweise Kunststoff, verstanden, welche starr oder halbstarr sind, und welche, wenn sie - wie gezeigt - zu einer ringförmigen Gestalt geformt werden, dazu tendieren, ihre Form und Dimensionsstabilität unter Bedingungen, wie sie üblicherweise im Rahmen von solchen Filteranwendungen angetroffen werden, beizubehalten.
Es ist ebenfalls bekannt, dass beispielsweise im Falle eines verstopften oder teilweise verstopften Filters die beträchtliche Druckänderung über das Filterelement zu einer Auslenkung des Filterelements und der inneren Auskleidung in Richtung auf das Zentrum des Filters führen kann. Diese Auslenkungskräfte werden aufgrund des Spalts 50 und der minimalen Verbindung zwischen dem relativ steifen Ring 41 und den Filterpaketelementen in der Endkappe 38 im Wesentlichen isoliert.
Nun bezugnehmend auf 5 und 6 zeigen diese weitere Details einer Form eines Einsatzrings, welcher bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung wie in Anspruch 1 definiert zur Verwendung kommen kann. Der Ring 42 weist einen insgesamt mit 41 bezeichneten Basisabschnitt und einen insgesamt mit 43 bezeichneten Flanschabschnitt auf. Wie der 3 zu entnehmen ist, ist die Basis 41 in dem Endkappenmaterial 38 eingekapselt und der Flansch 43 steht von der Endkappe vor.
In mehr Detail umfasst der Ring 42 eine Mehrzahl von Füßen 51, welche um die Peripherie des Rings herum verteilt sind zum Tragen des Rings in einer Form während der Formung der Endkappe. Der von der Basis 41 getragene Flanschabschnitt 43 umfasst einen sich verjüngenden Bereich 53, an welchen sich ein Dichtbereich 54 anschließt. Der Bereich 54 weist einen Außendurchmesser auf, welcher eng passend innerhalb des Inneren der inneren Auskleidung sitzt und somit als eine Fluidbegrenzung dient. Der sich verjüngende Bereich 53 führt die innere Auskleidung auf den Dichtbereich 54. Der Sitz zwischen dem Bereich 54 und der inneren Auskleidung kann als Nullspielpassung angesehen werden, welche dazu gedacht ist, das Schaumpolyurethan daran zu hindern, in die Passung einzudringen und so in den offenen Bereich 50 (4) zwischen der ungeformten Oberfläche des Flansches und der inneren Auskleidung zu gelangen. Bei seiner Ausdehnung folgt das Schaumurethan dem Weg des geringsten Widerstandes, und die Fluidbegrenzung ist dazu gedacht, dies dafür auszunutzen, das Urethan einen Pfad geringeren Widerstands in die Falten des Filtermediums hinein folgen zu lassen. Oberhalb des Dichtbereichs 54 ist der die Dichtung tragende Flansch 43 gehalten, in der gezeigten Ausführungsform durch den sich verjüngenden Abschnitt 53, wobei der Flansch 43 eine erste Oberfläche 45 aufweist, an welcher die Dichtung gebildet werden soll, und eine zweite Oberfläche 46, welche im Wesentlichen frei von Dichtungsmaterial bleiben soll. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist dem vertikalen Bereich 55 des zylindrischen Flansches 43 ein sich verjüngender Abschnitt 56 überlagert. Der sich verjüngende Abschnitt 56 dient dazu, den Anstieg des Urethanmaterials nach oben zu begrenzen. Ferner dient er dazu, den Ring weiter zu versteifen, wobei mit zunehmender horizontaler Ausrichtung die Ringsteifigkeit erhöht wird. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst der Ring ferner eine Mehrzahl von Öffnungen 57 (siehe 5), durch die hindurch das Urethanmaterial eindringt, um mechanische Verriegelungen zwischen dem Kunststoff-Einsatzring 42 und der geformten Endkappe 38 zu bilden.
Der Einsatzring 42 dient auch dazu, das Mediumpaket 32 für den Formvorgang zu lokalisieren. Zu diesem Zweck umfasst ein jeder der Füße 51 eine Basisoberfläche 60, welche dazu ausgebildet ist, mit dem unteren Teil der inneren Auskleidung in Eingriff zu treten und als ein Anschlag für die innere Auskleidung zu dienen. Ein kontinuierlicher Ring 62 ist ebenfalls über die Füße 51 getragen. Der Ring 62 dient dazu, mit dem unteren Bereich des Filtermediums 35 in Eingriff zu treten, um so das Filtermedium während des Formvorgangs festzulegen. Die äußere Auskleidung ist mittels der Form an Ort und Stelle zu halten, wie im Folgenden beschrieben.
Nun bezugnehmend auf 7 zeigt diese eine Form, welche verwendbar ist zum Formen einer geformten Endkappe, welche einen Kunststoff-Einsatzring einkapselt, wie oben beschrieben. Ein Körper 70 stellt dichtungsbildende Oberflächen 72 bereit zum Definieren der Gestalt der äußeren Oberfläche der Radialdichtung. Die bevorzugte Dichtung weist einen sich verjüngenden Einführungsabschnitt 72a auf, welcher an einen im Wesentlichen geradseitigen zylindrischen Dichtbereich 72b anschließt (siehe 4). Die Bereiche 72 der Form sind von Bedeutung, um dieses Merkmal bereitzustellen. Die Basis der Form weist einen kreisförmigen Rand 73 auf, an welchem die Füße 51 des Rings abzustützen sind. Eine untere Oberfläche 74, welche etwas unterhalb des Randes 73 positioniert ist, ist dazu ausgebildet, den Boden der Dichtung zu definieren. In der Formkontour ist ein Element 75 zum Bilden eines Lokalisierungsrandes bereitgestellt. Eine obere Plattform 76 ist zum Tragen der äußeren Auskleidung bereitgestellt und dient auch als Sitz für den äußeren Bereich des Filterelements. In dem äußeren Bereich der geformten Endkappe sind mittels der lokal geformten Kerben 78 Greifkerben gebildet.
8 zeigt die Form (nur die linke Seite), welche während des Formvorgangs in Wirkverbindung mit einem Filtermediumpaket 32 steht. Unmittelbar bevor die Filterelemente platziert werden, wird eine abgemessene Menge an Urethan und Aktivatormaterial in dem unteren Bereich der Form deponiert. Das Material wird über die Gestalt der Form derart verteilt, dass eine beträchtliche Menge an Material zur Verfügung steht, um in den Bereich in dem die Dichtung gebildet werden soll, einzuschäumen und diesen zu füllen.
Es ist ersichtlich, dass bei an Ort und Stelle befindlichem Ring eine Kammer 80 gebildet ist, welche den Bereich darstellt, in welchem die Radialdichtung gebildet wird. Die Übergangs- und Dichtoberflächen 72a, 72b für die Radialdichtung sind von den Oberflächen 72 der Form gebildet. Die zweite Seite der Kammer ist durch die Fläche 45 des Einsatzrings 42 begrenzt. Es ist ersichtlich, dass die Füße 51 des Rings 42 auf der Basis 73 aufsitzen. Es ist ferner ersichtlich, dass die innere Auskleidung durch den sich verjüngenden Abschnitt 53 des Einsatzrings in Kontakt mit dem Dichtabschnitt 54 geführt worden ist und, während sie sich an dem Bereich 60 der Füße 51 abstützt. Das röhrenförmige Filterelement stützt sich an dem Ring 62 in der Nähe der inneren Peripherie desselben und auf dem Boden 76 an der äußeren Peripherie desselben ab. Die äußere Auskleidung stützt sich ebenfalls auf dem Boden 76 ab. Ein ausreichender Raum zwischen der äußeren Auskleidung und der Endwand stellt eine Gummidichtung bereit, welche die äußere Auskleidung einkapselt.
Nach Platzierung des Urethans und der Aktivatormaterialien beginnt sich das Material sofort auszudehnen, um den Spalt 80 zu füllen und die Radialdichtung zu bilden. Gleichzeitig steigt das Material in geringerem Maße an, um die unteren Bereiche der inneren und der äußeren Auskleidung und den unteren Bereich des Filtermediums zu umschließen und einzukapseln. Der Boden des geformten Materials und die äußere Peripherie des geformten Materials werden durch die Gestalt der Form bestimmt, während die obere Erstreckung, das Eindringen in das Filter hinein, durch die Menge an platziertem Material gesteuert wird. Die Fluidbegrenzung zwischen der inneren Auskleidung und der Oberfläche 54 des Dichtrings verhindert tendenziell ein Eindringen des aufschäumenden Urethans in den Spalt 50 (4), welcher zwischen dem zylindrischen Flansch und der inneren Auskleidung gebildet ist.
Nach dem Aushärten des Urethanmaterials, was relativ schnell vor sich geht, wird das Filter aus dem Formbereich 70 entfernt. Der Dichtbereich 72 weist eine ausreichende Elastizität auf, um eine Entnahme der geformten Endkappe aus der Form 70 zu ermöglichen. Das Filter kann dann umgedreht werden und die zweite geschlossene Endkappe gekapselt werden, um das zweite Ende vollständig abzudichten.
Die Formbereiche für die geschlossene Endkappe sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Erforderlich ist lediglich ein relativ einfacher unterer Formbecher, da die obere Ausdehnung nicht durch eine Form gesteuert werden muss, sondern ausschließlich durch die Platzierung und die Menge an Materialien gesteuert werden kann. Ein Element von Bedeutung in der unteren Form ist die Bereitstellung eines Randes 95 (einer Vertiefung in der Form), welcher mit der Position der inneren Auskleidung im Wesentlichen übereinstimmt. Das Formen der Form auf diese Art und Weise formt die Endkappe - wie am besten aus 9 ersichtlich - mit einer vergrößerten kreisförmigen Rippe 90, welche eine Erhöhung der Materialmenge und -dicke an der Position repräsentiert, an der die innere Auskleidung in die geschlossene Endkappe eingekapselt ist. Dieses zusätzliche Material reduziert tendenziell Spannungskonzentrationen, die sonst auf das verhältnismäßig dünne Endkappenmaterial ausgeübt würden. Es hilft dabei, ein Versagen der Endkappe oder eine Bewegung der inneren Auskleidung innerhalb der Endkappe zu verhindern. Die geschlossene Endkappe kann ferner derart geformt werden, dass, wie üblich, Montagefüße 95 hergestellt werden (siehe 1).
Es wird nun erkennbar sein, dass eine verbesserte Form eines zylindrischen Luftfilters bereitgestellt wird, welches gekennzeichnet ist durch die Wirtschaftlichkeit seiner Herstellung, gekoppelt mit einer Struktur, bei welcher die in der offenen Endkappe ausgebildete Radialdichtung im Wesentlichen von der inneren Auskleidung isoliert ist. Ein im Wesentlichen steifer Einsatzring weist eine Basis auf, welche in das Schaummaterial eingekapselt ist, welches die Endkappe bildet, und einen aufrecht stehenden zylindrischen Flansch, welcher auf einer Oberfläche die Radialdichtung trägt und auf der anderen Oberfläche gegen Ablagerung einer wesentlichen Menge an Urethanmaterial geschützt ist.

Claims

Luftfilterelement (30), welches in Kombination umfasst: ein röhrenförmiges Filtermedium (35) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; eine röhrenförmige innere (33) und äußere (34) Auskleidung, welche das Filtermedium (35) stützen und ebenfalls ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen; dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (30) eine geschlossene Endkappe (36) aufweist, welche von einem Formschaum-Material gebildet ist, welches die ersten Enden der Auskleidungen (33, 34) und das Filtermedium (35) einkapselt; einen von einem im Wesentlichen steifen Kunststoffmaterial gebildeten Einsatzring (42) mit: einem zylindrischen Flansch (43) mit einer inneren Oberfläche (45), welche so positioniert ist, dass sie eine Dichtung (44) trägt; einem Dichtbereich (54), welcher den zylindrischen Flansch (43) trägt und so bemessen ist, dass er eng passend innerhalb der inneren Auskleidung (33) eingepasst ist, wobei der Dichtbereich (54) eine Fluidbegrenzung bildet und wobei die Fluidbegrenzung das Schaummaterial daran hindert, den Bereich zwischen dem zylindrischen Flansch (43) und der inneren Auskleidung (33) zu füllen; einem sich verjüngenden Bereich (53) zwischen dem zylindrischen Flansch (43) und dem Dichtbereich (54), wobei der sich verjüngende Bereich (53) so bemessen ist, dass er zum Führen der inneren Auskleidung (33) an den Dichtbereich (54) heran an der inneren Auskleidung (33) angreift; einem Basisbereich (41), welcher den Dichtbereich (54) trägt; wobei der Einsatzring (42) mit eng an der inneren Auskleidung (33) angreifendem Dichtbereich (54) innerhalb des zweiten Endes der inneren Auskleidung (33) eingepasst ist; und eine offene Endkappe (38), gebildet aus einem kompressiblen Formschaum-Material von ausreichender Rückstellelastizität, um als eine Dichtung zu dienen, wobei das Schaummaterial den Basisbereich (41) des Einsatzringes (42), die zweiten Enden der Auskleidungen (33, 34) und das Filtermedium (35) sowie die innere Oberfläche (45) des zylindrischen Flansches (43) umschließt, wobei die Form und die Dimension des Schaummaterials an der inneren Oberfläche (45) eine Dichtung als Teil der offenen Endkappe (38) bildend ausgebildet sind.
Kombination nach Anspruch 1, wobei der Dichtbereich (54) einen im Wesentlichen geradseitigen zylindrischen Bereich umfasst, welcher zwischen dem sich verjüngenden Bereich (53) und dem Basisbereich (41) positioniert ist.
Kombination nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Auskleidungshalterung, welche unterhalb des Dichtbereichs (54) positioniert und von dem Basisbereich (41) getragen ist.
Kombination nach Anspruch 3, wobei der Basisbereich (41) eine Mehrzahl von Füßen (51) umfasst, welche den Dichtbereich (54) tragen und die Auskleidungshalterung definieren.
Kombination nach Anspruch 4, ferner umfassend eine ringförmige Filtermedium-Halterung (62), welche an der Mehrzahl von Füßen (51) in einer Position zum Haltern des Filtermediums (53) positioniert ist.
Kombination nach Anspruch 5, wobei der zylindrische Flansch (43) des Einsatzrings (42) einen oberen, sich verjüngenden Abschnitt (56) umfasst, welcher den Weg des kompressiblen Schaummaterials während der Formgebung begrenzend positioniert ist.
Kombination nach Anspruch 6, wobei der Winkel der Verjüngung ausreichend ist, um die Steifigkeit des Einsatzrings (42) zu erhöhen.
Kombination nach Anspruch 6, wobei der obere, sich verjüngende Abschnitt (56) eine Mehrzahl von mit dem Schaummaterial gefüllten Öffnungen (57) zum Bereitstellen einer mechanischen Sicherung zwischen dem Einsatzring (42) und dem Schaummaterial umfasst zum Ausfüllenlassen der Öffnungen (57) mit dem Material und Verhindern einer Rotation des Rings (42) in dem Filter (30).
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Form des Schaummaterials an der inneren Oberfläche (45) des zylindrischen Flansches einen sich verjüngenden Einführungsbereich (72a) umfasst, welcher an einen im Wesentlichen geradseitigen zylindrischen Bereich (72b) der Dichtung (44) anschließt.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die geschlossene Endkappe (36) einen erhabenen Wulst (90) umfasst, welcher konzentrisch zu dem Filterelement (30) angeordnet und über die innere Auskleidung (33) positioniert ist, um eine Spannungskonzentration infolge Biegung der inneren Auskleidung (33) zu vermindern.