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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Filtereinsätze für Flüssigkeitsfilter
von Verbrennungsmotoren, auf die Filter mit derartigen Filtereinsätzen und
auf die Fahrzeuge mit derartigen Filtern.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere einen Filtereinsatz für ein Warmflüssigkeitsfilter
eines Verbrennungsmotors mit einer ringförmigen porösen Seitenwand, welche einen
hohlen Innenraum begrenzt und sich nach einer Zentralachse zwischen zwei
Endflächen
erstreckt, welche mit einem ersten beziehungsweise einem zweiten
dichten Endflansch abgedichtet verbunden sind, wobei mindestens
der erste Endflansch eine mittige Öffnung aufweist, welche mit
dem hohlen Innenraum des Filtereinsatzes kommuniziert, wobei der
erste Endflansch einen ringförmigen
Wulst bildet, welcher die genannte mittige Öffnung umgibt und axial entgegengesetzt
zu der porösen
Seitenwand vorragt, wobei dieser Wulst dazu angepasst ist, abgedichtet
gegen eine starre ringförmige
Auflagefläche
zum Aufliegen zu kommen.
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In
der FR-A-2 745 196 (bzw. EP-A-0791387) ist ein Beispiel eines derartigen
Filtereinsatzes beschrieben, der hinsichtlich seiner technischen
Funktionsweise vollkommen zufrieden stellend ist.
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In
der WO 97/26980 ist ebenfalls ein Beispiel eines derartigen Filtereinsatzes
beschrieben, bei dem der erste, einen ringförmigen Wulst bildende Flansch
aus Polyurethan oder aus Metall hergestellt sein kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, die
Filtereinsätze
dieser Art noch weiterzubilden, insbesondere so, dass der erste Flansch
aus Kunststoff mit verschiedenen Arten der porösen Seitenwand, und insbesondere mit
den Seitenwänden,
die aus mit Flachfalten gefaltetem Papier oder Ähnlichem hergestellt sind (beispielsweise
wie in der WO-A-99/42199 beschrieben), besser kompatibel ist.
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Hierzu
ist ein Filtereinsatz der fraglichen Art erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens der erste Endflansch ausschließlich aus einem
warmklebenden thermoplastischen Harz besteht (einem Harz, das dem
Fachmann unter dem Namen „hot
melt" bekannt ist),
welches dazu angepasst ist, unter Belastung ab einer Grenztemperatur zwischen
50 und 150 °C
zu kriechen.
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Aufgrund
dieser Maßnahmen
sind die Flansche aus thermoplastischem Harz insbesondere mit den
Filterpapieren o.ä.
kompatibel, die unter Bildung von Flachfalten gefaltet sind.
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Während der
Verwendung des Filters verformt sich mindestens der Wulst des ersten
Endflansches durch Kriechen derart, dass er sich exakt an die ringförmige Auflagefläche, gegen
die er aufliegt, anpasst, sobald der Filtereinsatz zur Filterung
von Warmflüssigkeit
während
des Betriebs des Verbrennungsmotors verwendet wird. Es lässt sich
somit eine perfekte und dauerhafte Dichtheit zwischen dem Flansch
und der ringförmigen
Auflagefläche
erzielen.
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Bemerkenswert
ist, dass diese Dichtheit erzielt wird, ohne dass der Flansch durch
einen Filz-, Pappeinsatz o.a. verstärkt werden muss, obwohl derartige
Einsätze
in der früheren
Bauart aufgrund des Kriechens des warmklebenden thermoplastischen Harzes
im Allgemeinen als unerlässlich
angesehen worden wären.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes
kann eventuell auf die eine und/oder die andere der folgenden Maßnahmen
zurückgegriffen
werden:
- – der
Wulst ist benachbart zu der mittigen Öffnung des ersten Endflansches
angeordnet;
- – der
Filtereinsatz weist ferner ein starres durchbrochenes Rohr auf,
welches von der ringförmigen
porösen
Wand des genannten Filtereinsatzes umgeben ist und sich axial zwischen
den zwei Endflanschen erstreckt, wobei der Wulst in der Verlängerung
des genannten durchbrochenen Rohrs angeordnet ist;
- – der
Wulst ragt in Bezug auf den Rest des ersten Endflansches auf einer
zwischen 0,5 und 2 mm liegenden Höhe vor;
- – das
den ersten Endflansch bildende thermoplastische Harz ist auf Copolyamid-Basis;
- – die
ringförmige
Seitenwand umfasst mindestens eine flexible poröse Folie, welche eine Aufeinanderfolge
von Falten mit axialen Kanten bildet, wobei diese Falten sich in
einem Schnitt in einer radialen Ebene gesehen in Form von Flügeln darstellen,
welche alle in ein und derselben Winkelrichtung einwärts gekrümmt sind;
- – die
zwei Endflansche des Filtereinsatzes sind aus demselben Material
hergestellt und der zweite Endflansch weist eine mittige Öffnung auf,
welche von einem ringförmigen
Wulst umgeben ist, welcher einstückig
mit dem genannten zweiten Endflansch ausgebildet ist und axial entgegengesetzt
zu der porösen
Seitenwand vorragt.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner ein Warmflüssigkeitsfilter für Verbrennungsmotor
mit einem starren Gehäuse,
in dem ein wie oben beschrieben ausgeführter Filtereinsatz angeordnet
ist, wobei der erste Endflansch gegen eine ringförmige starre Auflagefläche mit
einer elastischen Kraft gepresst ist, welche ausreicht, um ein zumindest
teilweises Zusammendrücken
des Wulstes durch Kriechen bei einer Temperatur zwischen 50 und
150 °C zu
bewirken.
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Die
genannte elastische Kraft ist vorteilhafterweise ausreichend, um
ferner ein teilweises Eindringen der ringförmigen starren Auflagefläche in den ersten
Endflansch außerhalb
des Wulstes zu bewirken.
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Hierzu
kann die genannte elastische Kraft beispielsweise 80 N übersteigen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die zwei Endflansche des Filtereinsatzes aus
demselben Material hergestellt und der zweite Endflansch des Filtereinsatzes
weist eine mittige Öffnung
auf, welche von einem ringförmigen
Wulst umgeben ist, welcher axial entgegengesetzt zu der porösen Seitenwand
vorragt, wobei der ringförmige Wulst
des ersten Endflansches gegen eine erste ringförmige Auflagefläche aufliegt,
welche zu dem Gehäuse
des Filters gehört
und einen in dem genannten Gehäuse
ausgebildeten Flüssigkeitsauslass
umgibt, während
der ringförmige
Wulst des zweiten Endflansches in abgedichtetem Kontakt mit einer
zweiten ringförmigen
Auflagefläche
steht, welche zu einem Gehäuse
eines Bypass-Ventils gehört,
welches Bypass-Ventil-Gehäuse elastisch
gegen den Filtereinsatz gepresst wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist schließlich
ferner ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Filter
wie oben beschrieben zur Filterung einer Flüssigkeit, wobei der genannte
Verbrennungsmotor angepasst ist, um die genannte Flüssigkeit
auf eine normale Betriebstemperatur zwischen 50 und 150 °C aufzuheizen,
und das genannte thermoplastische Harz angepasst ist, um unter Belastung
bei der genannten normalen Betriebstemperatur zu kriechen. Das fragliche
Filter kann vorteilhafterweise ein Ölfilter sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen
hervor, welche als nicht einschränkendes
Beispiel angegeben ist, wobei die Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen
erfolgt.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Filter gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
axiale Schnittansicht eines Filters gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung im Einsatz,
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3 eine
perspektivische Teilansicht des zu dem Filter der 2 gehörenden Filtereinsatzes vor
dem Einsatz,
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4 eine
teilweise axiale Schnittansicht des Einsatzes der 3 immer
noch vor dem Einsatz.
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In
den verschiedenen Figuren werden identische oder ähnliche
Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben.
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug V mit einem Verbrennungsmotor M mit einem Filter 1 zur
Filterung einer von dem Motor M aufgeheizten Flüssigkeit dargestellt. Das Filter 1 kann
insbesondere ein Ölfilter sein.
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Wie
in 2 dargestellt, umfasst das Filter 1 ein
Gehäuse 2,
in dem ein auswechselbarer Filtereinsatz 3 angeordnet ist.
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Das
Gehäuse 2,
das beispielsweise aus Kunststoff oder aus einem anderen Material
hergestellt sein kann, weist einen Behälter 4, der von einem
Deckel 5 dicht verschlossen ist, auf.
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Der
Behälter 4,
der in dem dargestellten Beispiel eine drehzylindrische Form aufweist,
weist eine ringförmige
Seitenwand 6 auf, die sich zwischen einem von einem Boden 7 verschlossenen
Ende und einem offenen Ende 8 erstreckt, das mit einem
Gewinde 9 versehen ist, in das der Deckel 5 zum
Verschließen
des Gehäuses 2 geschraubt
wird.
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Es
ist anzumerken, dass der Deckel 5 mit jedem anderen Mittel
an dem offenen Ende 8 der Seitenwand 6 befestigt
werden könnte,
beispielsweise durch eine Bajonettanordnung o.a.
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Das
Gehäuse 2 weist
außerdem
einen Flüssigkeitseinlass 10 und
einen Flüssigkeitsauslass 11 auf.
In dem dargestellten Beispiel ist der Flüssigkeitsauslass 11 in
der Mitte des Bodens 7 ausgebildet und außen durch
einen ringförmigen
Rand 12 begrenzt, der axial zum Inneren des Gehäuses 2 vorragt.
Der Flüssigkeitseinlass 10 kann
wiederum durch eine Öffnung
gebildet sein, die wie in dem dargestellten Beispiel in der Seitenwand 6 des
Behälters
ausgebildet ist, dieser Einlass könnte jedoch auch an jeder anderen
Stelle des Gehäuses 2 ausgebildet
sein, beispielsweise in dem Boden 7 radial außerhalb
des Auslasses 11.
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Der
Filtereinsatz 3, der in dem von dem Gehäuse 2 begrenzten Innenraum 13 angeordnet
ist, weist in dem dargestellten Beispiel ebenfalls eine insgesamt
drehzylindrische Form auf. Dieser Filtereinsatz 3 weist
eine ringförmige
poröse
Seitenwand 14 auf, die einen hohlen Innenraum 15 begrenzt
und sich nach der Zentralachse Z zwischen zwei Endflächen 14a, 14b erstreckt.
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Wie
in 3 ersichtlich, kann die ringförmige poröse Seitenwand 14 beispielhaft
eine flexible poröse
Folie (Filterpapier o.ä.)
aufweisen, welche eine Aufeinanderfolge von Falten bildet, deren
Kanten parallel zu der Achse Z verlaufen. Diese Falten können sich
in einem Schnitt in einer radialen Ebene gesehen in Form von Flügeln darstellen,
welche alle in ein und derselben Winkelrichtung einwärts gekrümmt und
geneigt in Bezug auf die radiale Richtung sind, wie beispielsweise
in der WO-A-99/42199 beschrieben.
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Die
ringförmige
poröse
Seitenwand 14 ist zudem radial nach innen von einem durchbrochenen, weitestgehend
starren Rohr 16 (2) gestützt, das von
der genannten ringförmigen
porösen
Seitenwand 14 umgeben ist und sich axial zwischen den zwei Endflächen 14a, 14b der
genannten Seitenwand erstreckt.
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Jede
dieser Endflächen 14a, 14b ist
dicht verschlossen durch einen Endflansch 17 aus thermoplastischem
Harz, der auf der genannten Endfläche vorzugsweise so angeformt
ist, dass er über
diese Endfläche
radial nach innen und radial nach außen leicht übersteht, und zwar bevorzugt
so, dass er einige Millimeter tief in die genannte ringförmige poröse Seitenwand 14 in
den in 1 sichtbaren Bereich 17a eindringt.
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In
dem dargestellten Beispiel weist jeder der Flansche 17 eine
mittige Öffnung 18 auf:
- – einer
der Endflansche 17 liegt abgedichtet gegen eine ringförmige Auflagefläche 12a auf,
die eben ist, senkrecht zu der Achse Z verläuft und durch den Rand 12 gebildet
wird, derart dass die Öffnung 18 dieses
Endflansches den Innenraum 15 des Filtereinsatzes mit dem
Auslass 11 verbindet und
- – die
mittige Öffnung 18 des
entgegengesetzten Endflansches 17 ist durch das starre
Gehäuse 19 eines
Bypass-Ventils 20 dicht verschlossen, welches Gehäuse 19 eine
ringförmige
Auflagefläche 21 bildet,
die eben ist, senkrecht zu der Achse Z verläuft und abgedichtet gegen die
Außenfläche des
Endflansches 17 um die mittige Öffnung 18 aufliegt.
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Eine
Spiralfeder 22 oder jedes andere elastische Teil ist außerdem zwischen
dem Gehäuse 19 des
Bypass-Ventils und der Innenfläche
des Deckels 5 derart angeordnet, dass die ringförmige Auflagefläche 21 des
Gehäuses 19 gegen
den entsprechenden Flansch 17 angelegt wird und gleichzeitig
der entgegengesetzte Flansch 17 gegen die entsprechende ringförmige Auflagefläche 12a angelegt
wird. Die Feder 22 kann den Filtereinsatz 3 beispielsweise
mit einer Druckkraft beaufschlagen, die zwischen 80 und 200 N, insbesondere
in der Größenordnung
von 100 N liegt.
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In
dem dargestellten Beispiel ist das Gehäuse 19 des Bypass-Ventils ferner unter
dem Deckel 5 durch Clipsen mit einem gewissen axialen Spiel
gehalten, wobei vorteilhafterweise eine relative Drehung zwischen
dem Deckel 5 und dem Gehäuse 19 ermöglicht wird.
Hierzu weist das Gehäuse 19 des Bypass-Ventils in dem hier
betrachteten Beispiel einen Kranz 23 auf, der axial zu
dem Deckel 5 hin vorragt und radial nach außen durch
einen ringförmigen Rand 24 verlängert wird,
unter den sich elastische Haken 25, die sich von der Innenfläche des
Deckels 5 aus erstrecken, einclipsen.
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In
dem dargestellten Beispiel weist das Gehäuse 19 des Bypass-Ventils
herkömmlicherweise außerdem eine Öffnung 26 auf,
die mit dem Innenraum 15 des Filtereinsatzes kommuniziert
und einen Ventilsitz 27 bildet, der in der Regel von einem
Ventilorgan 28 verschlossen ist, das von einer Feder 29 beansprucht
wird, die sich in dem Gehäuse 19 abstützt, so
dass das Bypass-Ventil 20 sich lediglich dann öffnet, wenn
zwischen oberhalb und unterhalb des Filtereinsatzes ein zu hoher
Druckunterschied herrscht.
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Es
ist anzumerken, dass der zum Deckel 5 hin angeordnete Endflansch 17 gegebenenfalls
voll sein und kein Bypass-Ventil aufweisen könnte.
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Erfindungsgemäß weisen
die Endflansche 17 des Filtereinsatzes (oder zumindest
der Endflansch 17 mit der mittigen Öffnung 18, wenn ein
einziger dieser Flansche eine derartige Öffnung aufweist) vor dem Einbau
des Filtereinsatzes in das Gehäuse 2 des
Filters einen ringförmigen
Wulst 30 auf, der die genannte mittige Öffnung 18 umgibt und
axial entgegengesetzt zu der ringförmigen porösen Seitenwand 14 vorragt
(siehe 3 und 4).
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Wie
in 4 dargestellt, kann der Wulst 30 eine
Höhe h
von ca. 0,5 bis 2 mm, insbesondere von ca. 1 mm, und eine Breite
l, die beispielsweise zwischen 1 und 3 mm liegt, insbesondere ca.
2 mm beträgt,
aufweisen, wobei der Wulst 30 bevorzugt in der Verlängerung
des durchbrochenen Rohrs 16 liegt. Der Endflansch 17 weist
außerdem
eine Dicke e von einigen Millimetern, beispielsweise von ca. 1 bis
2 mm über
die entsprechende Endfläche
der ringförmigen
porösen
Seitenwand 14 hinaus , auf.
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Schließlich sind
die Endflansche 17 (oder der Flansch mit der mittigen Öffnung 18,
wenn ein einziger dieser Flansche eine derartige Öffnung aufweist) aus
einem warmklebenden thermoplastischen Harz („hot melt") hergestellt. Es kann sich beispielsweise um
das unter der Marke THERMELT 193 vertriebene Harz handeln, das von
der französischen
Firma TRL verkauft wird. Allgemeiner können thermoplastische Harze
auf Copolyamid-Basis verwendet werden, deren Erweichungspunkt vorzugsweise
zwischen 50 und 250 °C
(insbesondere bei ca. 200 °C)
liegt und die dazu angepasst sind, unter Belastung ab einer Grenztemperatur
zwischen 50 und 150 °C
(insbesondere von ca. 100 °C)
zu kriechen.
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Wenn
der Filtereinsatz 3 sich innerhalb des Gehäuses 2 befindet,
flachen sich – wie
in 2 ersichtlich – zumindest die Wülste 30 durch
die Kriechwirkung aufgrund der relativ hohen Temperatur des Öls oder
der vom Motor aufgeheizten zu filternden Flüssigkeit (herkömmlicherweise
in der Größenordnung
von 100 bis 150 °C
im Fall des Öls)
unter der Wirkung der Federstauchung 22 ab.
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Daraus
ergibt sich ein enger Kontakt zwischen den Wülsten 30 und den entsprechenden
ringförmigen
Auflageflächen 12a, 21,
was eine ausgezeichnete Dichtheit um die Öffnungen 18 der Flansche 17 zur
Folge hat.
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Wie
in 2 ersichtlich, kann die oben erwähnte Kriechwirkung
vorteilhafterweise ausreichend sein, nicht nur um die Wülste 30 zusammenzudrücken, sondern
auch, um die ringförmigen
Auflageflächen 12a, 21 in
die Dicke e der Flansche in Bereiche 17b leicht eindringen
zu lassen. Dieses Eindringen erfolgt vorzugsweise auf einer Tiefe
von einigen Zehnteln Millimeter, die in der Regel weniger als einen
Millimeter beträgt.
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Es
ist anzumerken, dass trotz der oben erwähnten Kriechwirkung das ursprüngliche
Vorhandensein des Wulstes 30 an den Endflanschen auch nach
Zusammendrücken
der genannten Wülsten
und Eindringen der ringförmigen
Auflageflächen 12a, 21 in
die Flansche 17 sich weiterhin auswirkt, indem eine ringförmige Linie
geschaffen wird, bei der ein größerer Kontaktdruck
zwischen den ringförmigen Auflageflächen 12a, 21 und
den Flanschen 17 besteht.