-
Die
Erfindung betrifft einen Fluidfilter für einen Kraftfahrzeugmotor.
-
Sie
ist insbesondere auf Fluidfilter gerichtet, die
- – ein Gehäuse, das
einen lösbaren
Deckel, einen Behälter,
der einen Boden besitzt, ab welchem sich eine im Wesentlichen ringförmige Wandung axial
erstreckt, die mit dem Deckel verschlossen wird, und einerseits
einen Fluideinlass und -auslass, wobei einer von Fluideinlass und
-auslass aus einem Fluidrohr besteht, das sich ab dem Boden des
Behälters
axial erstreckt, und andererseits einen Ablasskanal, der in einem
Teil des Bodens des Behälters
und zwischen Fluideinlass und -auslass mündet, umfasst,
- – eine
Filterpatrone, die einen ringförmigen
filternden Teil umfasst, der einen leeren Innenraum begrenzt, in
welchem das Fluidrohr angeordnet ist, wobei sich der filternde Teil
zwischen einem in der Nähe
des Deckels befindlichen ersten Ende und einem in der Nähe des Bodens
befindlichen zweiten Ende axial erstreckt und erstes und zweites Ende
des filternden Teils an einem ersten bzw. zweiten ringförmigen,
im Wesentlichen starren Flansch dicht befestigt sind, und
- – Dichtungsmittel,
die am zweiten Flansch angeordnet sind, um, wenn sich die Patrone
an ihrer Stelle im Gehäuse
befindet, Dichtheit zwischen Fluideinlass und Ablasskanal und zwischen
Fluidauslass und Ablasskanal sicherzustellen, wobei die Dichtungsmittel
ein ringförmiges
axiales Dichtungselement, das zwischen dem zweiten Flansch und dem
Fluidrohr axiale Dichtheit sicherstellt, und ein radiales Dichtungselement
umfassen,
umfassen.
-
Ein
Filter dieses Typs ist in der europäischen Patentanmeldung
EP 1 031 367 beschrieben,
in welcher der Ablasskanal eine Öffnung
besitzt, die in einem röhrenförmigen Element
mündet,
das im Boden des Behälters
in Bezug auf Fluidauslass und Fluideinlass exzentrisch angeordnet
ist. Dabei wird die radiale Dichtheit nur vom Anziehen der Dichtung
an den oberen Rand des röhrenförmigen Elements
sichergestellt.
-
Weiterhin
bildet dieses röhrenförmige Element
einen Auflagepunkt, der in Bezug auf die Achse der Patrone exzentrisch
ist und während
des Anbringens oder des normalen Betriebs der Filterpatrone auf
dem zweiten Flansch Biegespannungen verursacht. Diese Biegespannungen
sind jedoch für
diesen Typ einer Filterpatrone schädlich. Sie verursachen insbesondere
ein Verkippen des zweiten Flansches und somit einen Dichtheitsverlust
zwischen Fluideinlass und Ablasskanal. Ein solcher Dichtheitsverlust
ist bei Normalbetrieb des Filters selbstverständlich inakzeptabel.
-
Deshalb
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vom zuvor beschriebenen
Stand der Technik verursachten technische Probleme zu lösen, wobei
das Ausüben
von Spannungen auf die Filterpatrone vermieden wird, welche diese
verformen können,
wenn sie sich im Gehäuse
an ihrer Stelle befindet.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass jener Teil des Bodens ein ringförmiger Teil des Bodens des
Behälters
ist, der einen Innenumfang, der von einem Teil der Wand des Fluidrohrs
definiert wird, und eine flache Oberseite besitzt, auf welcher das
radiale Dichtungselement aufliegend vom zweiten Flansch der Patrone
gehalten wird, um radiale Dichtheit zwischen dem zweiten Flansch
und dem Teil des Bodens sicherzustellen, wenn sich die Patrone an
ihrer Stelle im Gehäuse
befindet.
-
In
den erfindungsgemäß bevorzugten
Ausführungsformen
wird/werden außerdem
die eine und/oder die andere der folgenden Anordnungen verwendet:
- – der
zweite ringförmige
Flansch ist mit einem radialen Innenrand versehen, der sich ab dem
filternden Teil erstreckt und ein Ende umfasst, das in Richtung
des leeren Innenraums der Patrone axial umgebogen ist, und das axiale
Dichtungselement der Dich tungsmittel ist zwischen dem umgebogenen
Ende des zweiten Flansches und dem Fluidrohr angeordnet,
- – das
axiale Dichtungselement besitzt einen radial hochstehenden Rand,
der an das umgebogene Ende des zweiten Flansches anschlägt,
- – das
axiale Dichtungselement und das radiale Dichtungselement sind aus
einem Stück
ausgebildet und das radiale Dichtungselement erstreckt sich ab dem
axialen Dichtungselement radial nach außen,
- – die
Länge des
Fluidrohrs ist mindestens gleich der Hälfte der Länge der Filterpatrone,
- – der
Fluidauslass wird vom Fluidrohr gebildet und
- – der
ringförmige
Teil des Bodens des Behälters steht über und
besitzt einen Außenumfang,
der mit einem Teil der ringförmigen
Wandung des Behälters
eine ringförmige
Auskehlung bildet, in welche der Fluideinlass mündet.
-
Weitere
erfindungsgemäße Merkmale
und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen näher erläutert, wobei
-
1 einen
axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fluidfilter entsprechend
einer ersten erfindungsgemäßen Ausfühungsform
der Dichtungsmittel,
-
2 einen
axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fluidfilter entsprechend
einer Abwandlung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
-
3 einen
axialen Schnitt im vergrößerten Maßstab durch
die in den 1 und 2 dargestellte
Dichtung und
-
4 einen
axialen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Fluidfilter entsprechend
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Dichtungsmittel zeigt.
-
Der
hier betrachtete Filter ist vorgesehen, das Schmieröl eines
Kraftfahrzeugverbrennungsmotors zu filtern.
-
Dieser
Filter umfasst ein im Wesentlichen starres Gehäuse 1, das einen Behälter 2 besitzt,
der mit einem Boden 3 versehen ist, ab welchem sich eine
Wandung 4 axial bis zu einem Ende 4a erstreckt. Das
Ende 4a der ringförmigen
Wandung 4 ist mit einem Deckel 5 verschlossen,
der im Folgenden der Beschreibung näher beschrieben werden wird.
-
Der
Boden 3 des Behälters 2 ist
mit einer mittigen Bohrung 6 und einer exzentrischen Bohrung 7 versehen.
-
Die
mittige Bohrung 6 des Bodens 3 des Behälters 2 wird
ebenfalls von einem Fluidrohr 6a verlängert, das sich ab dem Boden
des Behälters
in Richtung des Endes 4a der ringförmigen Wandung des Gehäuses 1 axial
erstreckt. Das Fluidrohr 6a sowie die mittige Bohrung 6 bilden
den Fluidauslass des Gehäuses.
Das Fluidrohr 6a kann in die mittige Bohrung 6 des
Bodens 3 des Behälters 2 eingefügt oder
aus einem Stück
mit dem Boden 3, wie in 1 dargestellt,
gebildet werden.
-
Die
exzentrische Bohrung 7 bildet den Fluideinlass. Selbstverständlich ist
es möglich,
mehrere Einlässe
mittels mehrerer exzentrischer Bohrungen zu bilden, die im Boden
des Behälters
ringförmig
angeordnet sind. Der Einlass 7 kann sich auch in der ringförmigen Wandung 4 des
Behälters 2 befinden.
-
Der
Boden 3 des Behälters
enthält
auch einen Ablasskanal, der von einem oder mehreren Löchern 9 gebildet
wird, die ringförmig
angeordnet sind. Der Ablasskanal 9 mündet in einen vorstehenden ringförmigen Teil 31 des
Bodens 3 des Behälters 1 und
befindet sich zwischen dem Fluideinlass 7 und dem Fluidauslass 6.
-
Der
ringförmige
Teil 31 des Bodens 3 besitzt einen Außenumfang 31a,
der mit der ringförmigen Wandung 4 des
Behälters 2 eine
ringförmige
Auskehlung 32 bildet, in welche der Fluideinlass 7 mündet. Diese
ringförmige
Auskehlung bildet einen Durchgang mit großem Querschnitt für das Strömen des Fluids
vom Fluideinlass 7 zu einer ringförmigen Kammer 19,
die von der ringförmigen
Wandung 4 des Behälters
und der Außenwand
des Filterelements 11 begrenzt wird. Der Innenumfang 31b des
ringförmigen
Teils 31 wird von einem Teil der Wand des Fluidrohrs 6a begrenzt.
-
Der
Filter umfasst auch eine Filterpatrone 10, die von einem
ringförmigen
Filterelement 11 gebildet wird, das einen hohlen Innenraum 12 begrenzt,
in welchem das Fluidauslassrohr 6a angeordnet ist. Dieses
Filterelement 11 erstreckt sich axial zwischen einem oberen
Ende 11a, das sich in der Nähe des Deckels 5 befindet,
und einem unteren Ende 11b in der Nähe des Bodens 3 des
Behälters 2.
Oberes Ende 11a und unteres Ende 11b des Filterelements sind
dicht an einem ringförmigen,
flachen oberen Flansch 8 und einem ringförmigen,
flachen unteren Flansch 13 befestigt.
-
So
kann das Filterelement 11 beispielsweise aus gefaltetern
Papier, d. h. das in Zickzacklinien gefaltet ist, die sich in axialer
Richtung erstrecken, bestehen.
-
Weiterhin
können
oberer Flansch 8 und unterer Flansch 13 aus einem
metallischen oder starren Kunststoffmaterial bestehen und sind durch
Verkleben oder Schweißen
am Ende des Filterelements 11, mit welchem sie verbunden
sind, dicht befestigt.
-
Der
untere Flansch 13 ist außerdem mit einem radialen Innenrand 13a versehen,
der sich ab dem Filterelement 11 erstreckt, wobei dieser
Innenrand 13a ein umgebogenes Ende 13b umfasst,
das sich in Richtung des Endes 4a der ringförmigen Wandung
axial erstreckt.
-
Entsprechend
einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
trägt dieser
untere Flansch 13 auch Dichtungsmittel 14, welche
die Dichtheit zwischen dem Fluideinlass 7 und dem Ablasskanal 9 und
zwischen dem Fluidauslass 6 und dem Ablasskanal 9 sicherstellen,
wenn sich die Filterpatrone 10 im Gehäuse 1 an ihrer Stelle
befindet.
-
Wie
detailliert 2 zu entnehmen ist, umfassen
diese Dichtungsmittel 14 ein axiales ringförmiges Dichtungselement 15,
das die Dichtheit zwischen dem unteren Flansch 13 und dem
Fluidauslassrohr 6a sicherstellt, und ein radiales ringförmiges Dichtungselement 16,
das die Dichtheit zwischen dem Ablasskanal 9 und dem Fluideinlass 7 sicherstellt. Entsprechend
dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind das axiale Dichtungselement 15 und das radiale Dichtungselement 16 aus
einem Stück,
um den axialen Teil 15 bzw. den radialen Teil 16 von
ein und derselben, einzigen Dichtung 14 zu bilden. Dabei
besitzt der axiale Teil 15 der Dichtung 14 weiterhin
einen radial vorstehenden Rand 15a, der an das umgebogene
Ende 13b des unteren Flansches 13 derart anschlägt, dass
die Dichtung 14 mit dem unteren Flansch 13 fest
verbunden wird. Vorzugsweise besitzt die nachgiebige Dichtung 14 einen axialen
ringförmigen
Teil 15, dessen Außendurchmesser
deutlich größer als
der Durchmesser des umgebogenen Endes 13b des unteren ringförmigen Flansches 13 ist,
um die Festigkeit der Dichtung 14 am Flansch 13 und
somit an der Filterpatrone 10 sicherzustellen. Weiterhin
ist die Dicke des axialen ringförmigen
Bereichs 15 der Dichtung größer als der ringförmige Zwischenraum,
der von dem umgebogenen Ende 13b des Flanschs und dem Fluidauslassrohr 6a begrenzt
wird, um das radiale Zusammenpressen des axialen Teils 15 der
Dichtung 14 zu ermöglichen
und so für
axiale Dichtheit zwischen dem Flansch 13 und dem Fluidauslassrohr 6a zu
sorgen.
-
Das
Gehäuse 1 oder,
genauer, der Deckel 5 ist mit elastischen Mitteln versehen,
welche konstant und axial die Filterpatrone 10 in Richtung
des Bodens 3 des Behälters 2 belasten.
Die Außenseite 13c des flachen,
ringförmigen
unteren Flansches 13 drückt dann
den radialen Teil 16 der Dichtung an die flache Oberseite 31c des
ringförmigen
Teils 31. Von diesem axialen Druck wird die Dichtheit zwischen
dem Fluideinlass 7 und dem Fluidablasskanal 9 sichergestellt. Außerdem bildet
die Oberseite 31c eine Auflagefläche, die parallel zum unteren
Flansch 13 und symmetrisch in Bezug auf die Achse der Filterpatrone 10 ist. Somit
wird die Filterpatrone ausschließlich axialen Druckspannungen
ausgesetzt, die von ihr gut zu ertragen sind, im Gegensatz zu Biegespannungen,
die ein Verkippen des unteren Flansches um eine quer zur Achse der
Filterpatrone stehende Achse und demzufolge einen radialen Dichtheitsverlust
verursachen können.
-
Die
Mittel zur elastischen Beanspruchung des Deckels 5 umfassen
hauptsächlich
einen zylindrischen Ring 17, der sich axial erstreckt und
in einem radialen Außenrand 17a endet,
der geeignet ist, mit elastischen Haken 5a, die sich im
Deckel 5 befinden, zu Befestigungszwecken zusammenzuwirken.
Der Ring 17 dient als Aufnahme für eine Druck-Spiralfeder 18,
die sich zwischen dem inneren Teil des Rings 17 und dem
Boden des Deckels 5 befindet. Der Ring 17 umfasst
auch einen Bund 17b, der sich radial nach außen erstreckt
und auf dem oberen Flansch 8 der Filterpatrone 10 aufliegt,
um diese axial zum Boden 3 des Gehäuses zurückzudrücken. Der Ring 17 umfasst
auch einen unteren Teil 17c, der in eine mittige Öffnung eingreift,
die vom ringförmigen
oberen Flansch 8 der Filterpatrone 10 begrenzt
wird. Die Unterlegscheibe 17b des Rings 17 stellt
die Dichtheit zwischen dem Fluideinlass 7 und dem hohlen
Zwischenraum 12 sicher, der von der Filterpatrone 10 begrenzt
wird.
-
So
hat beim Zusammenbau der Einheit Gehäuse-Filterpatrone-Dekkel, der
mit dem Einbau der Filterpatrone 10 in das Gehäuse 1 derart
beginnt, dass das Fluidauslassrohr 6a vom inneren Zwischenraum 12 der
Filterpatrone 10 aufgenommen wird, und mit dem Schließen des
Deckels 5 endet, der Widerstand gegenüber Zusammenpressen der Feder 18 den
Effekt, dass der untere Flansch 13 in axialer Richtung
an den Teil 31 des Bodens 3 mit Festziehen der
Dichtung 14 oder genauer des radialen Teils 16 der
Dichtung 14 miteinander fest angedrückt wird. Außerdem ist
die Spannkraft des radialen Teils 16 der Dichtung 14 zwischen
der Außenseite 13c des
unteren Flansches 13 und der Oberseite 31a des
Teils 31 über
den gesamten Umfang der Dichtung im Wesentlichen konstant. Nach
Schließen
des Deckels 15, beispielsweise durch Verschrauben, ist
der Filter fertig, in einen (nicht dargestellten) entsprechenden
Teil des Motors geschraubt zu werden.
-
Der Ölkreislauf
ist dann derjenige, der mit den Pfeilen in 1 dargestellt
ist.
-
Das
Fluid wird durch den Fluideinlass 7 hereingelassen, der
sich im Boden 3 des Behälters 2 befindet,
gelangt in die ringförmige
Auskehlung 32 und anschließend direkt in die ringförmige Kammer 19, ohne
dabei auf ein Hindernis zu treffen, das sein Fließen stören könnte.
-
Anschließend strömt das Fluid
durch das Filterelement 11, welches das Filtrieren sicherstellt,
und anschließend
in den hohlen Zwischenraum 12, von wo es axial durch das
Auslassrohr 6a abgezogen wird.
-
Wenn
der Filter, beispielsweise, um die Filterpatrone 10 zu
wechseln, auseinandergebaut werden muss, genügt es, den Deckel 5 abzuschrauben und
anschließend
die Filterpatrone 10 aus dem Behälter 2 des Gehäuses 1 herauszuziehen.
-
Die
Filterpatrone 10 wird dann angehoben, damit sich die Dichtung 14 entlang
des Fluidauslassrohrs 6a bewegt, wobei ein dichter Kontakt
zwischen dem axialen Bereich 15 der Dichtung 14 und
dem Fluidauslassrohr 6a erhalten bleibt. Dazu kann der axiale
Teil 15 der Dichtung 14 auf seiner Innenwand mit
einer ringförmigen
Wulst 15b (2) versehen werden, die die
dichte Verbindung mit dem Fluidauslassrohr 6a sicherstellt,
wenn die elastischen Mittel des Deckels 5 die Filterpatrone 10 in
Richtung Boden 3 des Behälters 2 nicht mehr
belasten.
-
In
diesem Fall ist ersichtlich, dass die ringförmige Kammer 19, die
von der ringförmigen
Wandung 4 des Behälters 2 und
vom Filterelement 9 begrenzt wird und das zu filternde
Fluid enthält,
automatisch mit dem Ablasskanal 9 des Filters in Verbindung
gebracht wird.
-
So
wird das vom Filterelement 11 nicht gefilterte Fluid automatisch
vom Filter durch den Ablasskanal 9 abgeleitet und zu einem
Fluidvorratsbehälter zurückgeschickt.
Umgekehrt bleibt der hohle Zwischenraum 12 der Filterpatrone 10 gegenüber dem Ablasskanal 9 dicht,
was es erlaubt beim Hin- und Herbewegen der Dichtung 14 auf
dem Fluidauslassrohr 6a das gefilterte Fluid zum Auslassrohr 6a abzuleiten,
damit das richtige Öl
direkt zurück
in den Motor fließt.
Vorteilhafterweise kann die Länge
des Fluidauslassrohrs 6a wenigstens gleich der Hälfte der axialen
Länge der
Filterpatrone 10 sein.
-
In
der in 2 dargestellten Abwandlung dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt
der Boden 3 des Behälters 4 eine
plane Fläche.
Der Teil 31, in welchem die Ablasskanäle 9 münden, wird
von einem ringförmigen
Teil des Bodens 3 des Behälters 4 gebildet,
dessen Innenumfang vom Boden des Fluidauslassrohrs begrenzt wird.
Der Flui deinlass 7 befindet sich exzentrisch jenseits des
Außenumfangs 31a des
ringförmigen
Teils 31.
-
Die
Dicke des radialen Teils 16 der Dichtung 4 wird
derart gewählt,
dass ein Zwischenraum angebracht wird, der für das Strömen des Fluids von der Mündung des
Fluideinlasses 7 in die ringförmige Kammer 19 ausreicht.
-
Entsprechend
einer in 3 gezeigten zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
umfassen die Dichtungsmittel zwei voneinander verschiedene Dichtungselemente 20 und 21.
Insbesondere werden die Dichtungsmittel von einem axialen ringförmigen Dichtungselement 20,
das die axiale Dichtheit zwischen dem zweiten Flansch 13 und
dem Fluidrohr 6a sicherstellt, und von einem radialen ringförmigen Dichtungselement 21 gebildet,
das auf der Oberseite 31c des ringförmigen Teils 31 von
dem von der Außenseite 13c des
Flanschs 13 des Bodens 3 ausgeübten axialen Druck in Auflage
gehalten wird, um die radiale Dichtheit des unteren Flansches mit
dem Boden 3 sicherzustellen, wenn sich die Filterpatrone 10 im
Gehäuse
an ihrem Platz befindet.
-
Das
axiale Dichtungselement 20 kann auch einen radial hochstehenden Überstand 20a enthalten,
der an das umgebogene Ende 13b des Flanschs 13 derart
anschlägt,
dass das axiale Dichtungselement 20 mit dem Flansch 13 fest
verbunden wird. Jedoch kann das axiale Dichtungselement 20 auch durch
eine Klebverbindung mit dem umgebogenen Ende 13b des Flanschs
fest verbunden werden. Weiterhin kann das radiale Dichtungselement 21 auch auf
den flachen Teil des unteren Flansches 13 geklebt oder
auch direkt auf dem vorstehenden Teil 31 des Bodens fest
verbunden werden. In letzterem Fall kann der vorstehende Teil 31,
der sich in Bezug auf den Ablasskanal 9 radial nach außen erstreckt,
mit einer ringförmigen
Nut versehen sein, die vorgesehen ist, das radiale Dichtungselement 21 aufzunehmen.